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Meßgerät zum Messen von hohen Drücken Vorliegende Erfindung betrifft
ein Meßgerät zum Messen von hohen, und zwar besonders statischen Drücken derjenigen
Gattung, bei der man um ein Maß für die Druckkraft zu erhalten, diejenige Dimensionsänderung
mißt, welche die Kraft durch Zusammendrückung eines Körpers aus Stahl oder anderem
widerstandsfähigen, aber im erforderlichen Maße elastischen Material herbeiführt.
Man hat bisher diesen Körper in der Form eines Zylinders ausgeführt, welcher an
seinem einen Ende mit einer zentralen Bohrung versehen ist, dessen anderes Ende
aber geschlossen und somit mit einer mit dem Zylinder im übrigen aus einem Stück
ausgeführten Enwand versehen ist.
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Zum Messen der Druckkraft hat man die Kraft auf den Zylinder in dessen
Achsrichtung einwirken lassen, uiid mittels eines mit dem Körper verbundenen Meßinstrumentes
die Zusammendrückung oder Dimensionsänderung in der Achslinie des Zylinders zwischen
der genannten Endwand am einen Ende des Zylinders und irgendeinem Punkte am anderen
Ende des Zylinders gemessen. Es hat sich alter herausgestellt, daß diese Ausführung
des Gerätes gewisse Nachteile hat, da die gemessene Dimensionsänderung nicht nur
von der Zusammendrückung des Zylinders in dessen Achsrichtung abhängig wird, sondern
das Meßresultat auch durch Durchbiegung oder andere Formveränderung der Endwand
beeinflußt wird. Man erhält deshalb bei dieser bekannten Ausführung des Meßgerätes
nicht
mit genügender Sicherheit den erforderlichen linearen und
eindeutigen Zusammenhang zwischen der Druckbelastung auf den Zylinder und der gemessenen
Dimensionsänderung.
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Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung da durch beseitigt, daß
der obengenannte Körper des Meßgerätes, der zweckmäßig zylindrisch sein kann, mit
einer ganz hindurchgehenden axialen Bohrung versehen ist, so daß der Körper rohrförmig
ist und daß das Meßinstrument an Punkten des Körpers angeschlossen ist, die in der
Wand desselben zwischen der durchgehenden Bohrung und der entsprechenden Außenfläche
des Körpers liegen. Die bei den bekannten Meßgeräten vorhandene, aus einem Stück
mit dem Körper bestehende Endwand ist somit weggelassen worden. Gemäß der Erfindung
wird der Vorteil erzielt, daß die Dimensionsänderung, welche auf das Meßinstrument
übertragen und von diesem gemessen wird, ausscbließ lich aus einer in der Druckrichtung
herbeigeführ ten Zusammendrückung des Materials des Körpers besteht.
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Ein von einer Kraft lieeinflußter Körper ändert aher nicht mit Sicherheit
seine Abmessungen in gleichem Maße in allen Richtungen, und deshalb ist es auch
bei dem Meßgerät gemäß der Erfindung ebenso wie bei früher vorgeschlagenen Geräten
zweckmäßig, die Dimensionsänderung in der mit der Druckrichtung parallelen Achslinie
des Körpers zu messen, um soweit wie möglich einen Mittelwert der Dimensionsänderung
des Körpers in der Druckrichtung zu erhalten und zu messen.
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Zu diesem Zweck ist das Meßgerät gemäß der Erfindung mit an beiden
Enden des Druckkörpers angel>rachten, innerhalb dieser Enden verlegten und quer
zur Achsrichtung des Druckkörpers sich erstreckenden Balken oder Brücken versehen,
welche gegen Stützflächen im Körper anliegen; das Meßinstrument ist an diesen Balken
oder Brücken bei Punkten angeschlossen, welche auf der Achslinie des Körpers liegen.
Die Stütz- oder Anlagepunkte der Balken oder Brücken gegen den Körper liegen zweckmäßig
auf gleichen radialen Abständen von der Achslinie des Körpers. Bei der durch die
Kraft verursachten Zusammendrückung des Körpers werden diese Balken oder Brücken
an der durch die Zusammendrückung herbeigeführten Bewegung der Befestigungspunkte
teilnehmen, und die Dimensionsänderung zwischen den Mittelpunkten der Balken odere
Brücken wird somit einen Mittelwert der Dimensionsänderung an den Stützpunkten dieser
Balken oder Brücken ergeben.
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Wenn ein Körper zusammengedrückt wird, ändert er bekanntlich seine
Form nicht nur in der Druckrichtung, sondern auch in anderen Richtungen, und zwar
u. a. in der Querrichtung. Um zu vermeiden, daß solche Formveränderungen auf das
Meßresultat einwirken, bezieht sich die Erfindung auch auf die Anordnung, daß die
obengenannten Balken oder Brücken in gewissem Maße zum Körper in dessen Querrichtung
beweglich sind. Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführung dieser Anordnung werden
die Enden der Balken oder Brücken von zur Achslinie des Körpers zweckmäßig parallelen
und von ideen Balken oder Brücken nach innen gegen die quer gehende Mittelebene
des Körpers gerichteten Bolzen od. dgl. getragen, deren innere Enden gegen Stützflächen
im Körper anliegen, wobei die Bolzen eine gewisse Bewegung ihrer Enden in der Querrichtung
des Körpers gestatten, die genügt, um in dieser Richtung den Balken oder Brücken
die erforderliche Bewegungsfreiheit zu dem Körper zu geben. Mit dieser Anordnung
wird das Meßinstrument die Dimensionsänderung desjenigen Teiles des Körpers messen,
die sich zwischen den genannten Stützflächen für die inneren Enden der Bolzen befindet.
Gemäß der Erfindung kann dieser Teil des Körpers deshalh zweckmäßig mit geringerer
Querschnittsfläche als der Körper im übrigen ausgeführt sein, damit ein verhältnismäßig
größerer Teil der durch die Druckkraft verursachten Zusammen<triickung innerhalb
dieses Teiles stattfindet.
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Diese Anordnung von Balken oder Brücken zur Übertragung der Dimensionsändernngsbewegung
des Körpers auf das Meßinstrument hat auch den Vorteil, daß das Meßinstrument leicht
in einfacher und praktischer Weise am Körper angebracht werden kann, und zwar so,
daß die erforderliche Einstellung leicht vorgenommen werden kann. Das Meßinstrument
kann beispielsweise aii dem einen Balken oder an der einen Brücke befestigt werden,
und an dem anderen Balken oder Brücke kann ein verschrauhbarer oder auf andere Weise
verstellbarer Stift angeordnet werden, der mit einem Fühlorgan oder einem anderen
heweglicllen Teil des Meßinstruments zusammenwirkt. Letzteres kann außerhalb des
Körpers angehracht und mit einem Stützteil ausgerüstet werden, der durch eine Seitenöffnung.
des Körpers in die axiale Bohrung desselben hineinragt und an einem Balken oder
einer Brücke befestigt wird.
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In den Zeichnungen sind als Beispiel zwei Ausführungsformeti des
Erfindnngsgegenstandes dargestellt.
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Fig. I zeigt eine Ausführungsforiii des Meßgerätes im Axialschnitt;
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. I; Fig. 3 zeigt eine zweite
Ausführungsform im Axialschnitt nach einer Ebene, die mit der Axialschnittebene
gemäß Fig. 1 einen rechten Winkel bildet.
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Das in Fig. I und 2 dargestellte Meßgerät besteht aus einem Stahlkörper
I, der mit einer ganz hindurchgehenden und somit an leiden Enden des Körpers offenen
axialen Bohrung versehen ist, so daß der Körper dieForm eines dickwandigen Rohres
mit ebenen Endflächen hat. Der mittlere Teil des Körpers ist an der Außenseite mit
einer Aussparung 2 versehen, so daß dieser Teil des Körpers geringere Querschnittsfläche
als der Körper im übrigen hat. An jedem Ende des Körpers I ist ein Halter in der
Form eines Balkens oder einer Brücke 3 bzw. 4 angebracht. Bei der Ausführungsform
gemäß Fig. I und 2 ist jede Brücke 3 und 4
mit einem zentralen schalenförmigen
Teil versehen, der sich in der axialen Bohrung des Körpers befindet und von dem
drei radiale Arme 5 ausgehen, die in entsprechenden Aussparungen 6 der Endflächen
des Körpers 1 liegen. Sowohl der schalenförmige Teils als auch die Arme 5 sind mit
Spielraum in dem Körper 1 angebracht. Die äußeren Enden der Arme 5 befinden sich
zweckmäßig auf gleichen radialen Abständen von der Achslinie des Körpers 1 und werden
von je einem Bolzen 7 getragen. Diese Bolzen 7 erstrecken sich von den Armen 5 parallel
zur Achslinie des Körpers nach innen gegen die mittlere Querschnittsfläche des Körpers
1. Die Bolzen 7 sind mit Spielraum in entsprechende Bohrungen 8 der rohrförmigen
Wand des Körpers 1 eingeführt und sind an ihren inneren Enden mit Stiften 9 versehen,
die in entsprechende Löcher 10 in der Rohrwand eingepreßt sind. Die inneren Enden
der Bolzen 7 liegen gegen die Böden der Bohrungen 8 an, so daß die Böden Stützflächen
für die Bolzen bildet. Jede Brücke 3 und 4 berührt somit den Körper 1 nur an den
genannten Stützflächen auf den Böden der Bohrungen 8 unter Vermittlung der Bolzen
7. Diese Art der Befestigung gibt genügende Bewegungsmöglichkeit zwischen den Brücken
3 und 4 einerseits und dem Körper 1 andererseits, um zu verhindern, daß die Brücken
3 und 4 durch Dimensionsänderungen in der Querrichtung des Körpers 1 nennenswert
beeinflußt werden, wenn der Körper zusammengedrückt wird.
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Wie oben erwähnt, dienen die genannten Brücken 3 und 4 zur Übertragung
derjenigen Dimensionsänderung welcher der Körper 1 unterworfen wird, wenn derselbe
der Einwirkung einer in der Achsrichtung wirkenden Kraft ausgesetzt wird, auf ein
Meßinstrument, welches somit zwischen den auf der Achslinie des Körpers liegenden
Mittelpunkten der Brücken 3 und 4 in geeigneter Weise eingeschaltet sein soll. Bei
der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform befindet sich das Meßinstrument
11, welches beliebiger Art sein kann und deshalb hier nicht näher beschrieben ist.
zum Teil außerhalb des Körpers 1, so daß der Zeiger des Meßinstruments außerhalb
des Körpers sichtbar ist. Das Meßinstrument 11 ist mit einem mit dessen Gestell
fest verbundenen Arm 12 versehen, der sich durch eine Öffnung 13 in der Wand des
Körpers 1 in die axiale Bohrung desselben hinein erstreckt und hier mittels Schrauben
an der unteren Brücke 4 befestigt ist. Das Fühlorgan des Meßinstruments besteht
aus einem beweglichen und mit dem nicht dargestellten Zeiger des Instruments verbundenen
Arm 14, der mit einem Anschlag 15 versehen ist. Die obere Brücke 3 ist mit einer
in einer axialen Bohrung derselben festgepreßten, mit Muttergewinde versehenen Hülse
16 versehen, in der eine Schraube 17 eingeschraubt ist, die mit einer Verlangerung
in Form eines Stiftes 18 versehen ist, dessen unteres Ende bestimmt ist, auf den
Anschlag 15 einzuwirken. Zwecks Nullstellung des Zeigers des Meßinstruments ist
die Schraube 17 vermittels eines Schneckenradgetriebes 20, 21 mit einem außerhalb
des Körpers 1 befindlichen Handrad 19 verbunden. so daß die Schraube 17 mittels
des Handrades gedreht und der Zeiger hierdurch in die Nullage eingestellt werden
kann.
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Wenn das beschriebene Meßgerät zum Messen einer l)ruckkraft verwendet
werden soll, wird das Gerät so angebracht, daß die Kraft unter Vermittlung von geeigneten
I)ruckkissen, welche gegen die Endflächen des Körpers I anliegen. auf den Körper
in dessen Achsrichtung einwirkt. Hierbei wird die Kraft eine gewisse Zusammendrückung
und somit eine gewisse Dimensionsänderung des Körpers X in dessen Achsrichtung bewirken.
l)a die Brücken 3 und 4 an dieser Zusammendrückbewegung des Körpers teilnehmen,
wird die Dimensionsänderung durch den Stift 18 auf das Meßinstrument übertragen,
welches das Maß der Dimensionsänderung. d. h. iii diesem Fall die Längenänderung
zwischen den Stützflächen der Bolzen 7 an den Böden der Bohrungen 8, angibt. Wenn
diese Längenänderung nicht an allen Punkten in der Rohrwand des Körpers 1, d. h.
im vorliegenden Fall an sämtlichen drei @ragpunkten, für die Brücken 3 und 4 genau
die gleiche ist. so wird das Instrument einen M ittelwert der Längenänderungen an
diesen Punkten angeben. Infolge der beschriebenen Traganordnung für die Brücken
3 und 4 werden dagegen andere Formveränderungen des Körpers 1 auf die Brücken 3
und 4 praktisch keinen Einfluß haben. Gemäß der Erfindung wird daher praktisch vollständige
Sicherheit dafür erzielt, daß die Längenänderungen des Körpers 1 in einem linearen
und eindeutigen Zusammenhang mit dem auf den Körper 1 wirkenden Druck stehen werden.
Dadurch, daß der Körper 1 am Teil 2 zwischen den Stützflächen für die Brücken 3
und 4 an den Böden der Bohrungen 8 mit geringerer Querschnittsfläche ausgeführt
ist als an den übrigen Teilen des Körpers, wird erreicht. daß dieser Teil verhältnismäßig
mehr zusammengedrückt und somit einer größeren Dimensionsänderung ausgesetzt wird
als die übrigen Teile des Körpers.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die entsprechenden
Teile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 versehen. l)iese Ausführungsform
unterscheidet sich von der obenbeschriebenen hauptsächlich dadurch, daß die beiden
Brücken 3 und 4 in diesem l:all nicht mit den Armen 5 versehen sind. Statt dessen
lagern die schalenförmigen Teile der Brücken direkt auf je einem ringförmigen Absatz
22 bzw. 23. welche durch Ausbohrungen mit etwas größerem Durchmesser als dem der
hindurchgehenden Bohrung in den Enden des Körpers 1 gehildet sind. Zwischeii den
beiden Brücken 3 und 4 sind Zugfedern 24. 25 eingespannt, welche die Brücken an
den genannten Absätzen anliegend halten. Im übrigen ist das Gerät nach Fig. 3 in
derselben Weise ausgeführt wie dasjenige nach Fig. 1 und 2 und es ist leicht ersichtlich,
daß es im wesentlichen ebenso wirkt.