Gespülte Drehmoment-Messnabe für Dauerbetrieb
Die bekannten Drehmoment-Messnaben dienen allgemein in Verbindung mit einem m Arzeigegerüt zu Versuchs-und Erprobungszwecken. Diese Messnaben bilden nicht einen festen Bestandteil der Gesamt anlage und sind daher auch nicht für einen Dauerbetrieb geeignet.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Drehmoment-Messnabe, die sich für den Dauerbetrieb von Anzeigegeräten oder Regeleinrichtungen, beispielsweise zur drehmomentabhängigen Steuerung von Kraftmaschinen, eignen soll.
Die Versorgung der Geber dieser Messnaben mit elektrischer Energie und Rückführung der Messströme wird in an sich bekannter Weise über Schleifringe und Stromabnehmer vorgenommen. Um ein wand, freie Messergebnisse zu erzielen, muss der Isola tionswiderstand zwischen den einzelnen Schleifrin- gen einwandfrei konstant bleiben. Bei den bekannten Messnaben, die zu Versuchs- und Erprobungszwecken eingebaut werden, wird der Isolationswiderstand durch den Abrieb der Bürsten und Schleifringe verkleinert, da sich derselbe zwischen den Ringen niederschlägt. Die Schleifringträger der Versuchs-Messnaben müssen daher in kurzen Zeitabständen gereinigt werden, eine Bedingung, die für einen Dauerbetrieb untragbar ist.
Die vorliegende Erfindung soll diesen Mangel dadurch beseitigen, dass die Schleifringe und die Stromabnehmer in einem flüssigkeitsdichten Raum angeordnet sind, der von einer Schmier- und Spülflüssigkeit durchströmt wird, die den Bürstenabrieb aus der Messnabe wegspülen soll.
Die rücklaufende Spülflüssigkeit kann einem Filter zwecks Reinigung von mitgeführten Metallteilchen zufliessen. Im Bereich der Stromabnehmer können ringförmige Nuten in das feststehende Gehäuse der Messnabe eingedreht sein. Auf diese Weise können zwischen den Stromabnehmern jedes Schleifringes Stege gebildet sein, die den Isolationsabstand vergrö ssern. Um einen Einfluss des Flüssigkeitsfilmes zwischen Bürsten und Schleifringen zu unterbinden, bs stehen die Bürsten vorteilhaft aus einem Phosphorbronzegewebe, das. mittels seiner Drahtspitzen den Flüssigkeitsfilm durchstösst und durch Punktberührung eine gute Kontaktgabe gewährleistet.
Zur Erzie lung eines gleichbleibenden .Übergangswiderstandes können zu jedem Schleifring mehrere Bürsten angeordnet sein, die durch Kontaktbänder miteinander in leitender Verbindung stehen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das die Geber tragende Messglied ausserhalb der Schleifringe und Lager angeordnet, wodurch eine BeeinQus- sung des Messergebnisses durch die Reibungsmomente der Stromabnehmer und Lager ausgeschaltet ist.
Schliesslich kann das die Geber tragende Mess glied als auswechselbarer Steckflansch ausgebildet sein, so dass der Messbereich der Nabe geändert werden kann.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Aus fühmngsform der Drehmoment-Messnabe nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Messnabe und
Fig. 2 links einen Querschnitt nach der Linie II-II und rechts einen Querschnitt nach der Linie 111-111 der Fig. 1.
Die Messnabe besitzt den Wellenteil 1, der an einem Ende mit einem Anschlussflansch und am anderen Ende mit einer Bohrung versehen ist. Die Bohrung ist mit Keiiwellenverzahnung oder einer bzw. mehreren Keilnuten versehen. In diese Bohrung ist das als Aufsteckflansch ausgebildete Messglied 2 mit dem WelIenstummel 3 gesteckt, der entsprechend dem Gegenstück Keilwellenwerzahnung oder eine bzw. mehrere Keilnuten und Keile 4 besitzt. Durch die Schraube 5 werden Wellenteil 1 und Messglied ; 2 zusammengehalten. Auf das Messglied 2 sind die Geber, z.
B. vier Dehnungsmessstreifen R1, R2, R3 und R4, aufgeklebt, die zu einer Brücke zusammengeschaltet sind, deren Eckpunkte mit den Schleifn.n gen 6, 7, 8 und 9 durch die Leitungsdrähte 10, 11, 12 und 13 verbunden sind. Die Schleifringe 6, 7, 8 und 9 sind mit dem Wellenteil 1 durch die Isolationsmasse 14 drehfest verbunden. In die Isolationsmasse 14 sind die Leitungsdrähte 10, 11, 12 und 13 eingebettet, die durch eine Aussparung in der Schutzhülse 15 geführt sind. Diese Schutzhülse 15 ist mit dem Wellenteil 1 drehfest verbunden und dient zum Schutze der auf dem Messglied angebrachten Geber und ihrer Verbindungsleftungen.
Der Wellenteil 1 mit dem Messglied 2 und der Schutzhülse 15 ist über die Lager 16 drehbar gelagert in dem aus Isolationsmasse bestehenden Gehäuse 17 kreisringförmigen Querschnitts, das an seinen Stirnseiten durch Flanschringe 18 versteift ist. In radialen Bohrungen dieses Gehäuses sind die auf den Schleifringen 6, 7, 8 und 9 -gleitenden Bürsten 19 in Metalt- rohren 20 angeordnet, die unter der Wirkung der Federn 21 gegen die Schleifringe 6, 7, 8 und 9 gedrückt werden. Für jeden Schleifring sind mehrere Bürsten (im vorliegenden Fall acht) vorgesehen, die durch die Kontaktbänder 22 jeweils untereinander leitend verbunden sind. An einer Seite des Gehäuses 17 ist eine Mehrfachsteckdose 23 angeordnet, deren Pole mit den Kontaktbändern 22 in leitender Verbindung stehen.
Die Stromabnehmerrohre 20 ragen in die Bohrung des feststehenden Gehäuses 17 hinein. Im Bereich der Stromabnehmer sind in dem Gehäuse Ringnuten 24 angeordnet, so dass zwischen den Strom abnehmer eines Schleifringes und der benachbarten Schleifringe Stege 25 gebildet werden, die den Isolationsweg zwischen den Stromabnehmern vergrö ssern. Der auf diese Weise gebildete Raum, der einerseits von der Bohrung des Gehäuses 17 bzw. den Ringnuten 24 und anderseits von dem die Schleif- ringe 6, 7, 8 und 9 tragenden Wellenteil begrenzt ist, ist in Axialrichtung durch die Dichtringe 26 abgeschlossen. Diesem Raum wird durch den Einlass 27, das Rohr 28, die Hohlschrauben 29 sowie über die Kanäle 30, 31 und 32 die Schmier- und Spül flüssigkeit zugeführt.
Durch die Radialbohrungen 33, die Axialbohrung 34 und die Hohischrauben 35 sou wie das Rohr 36 gelangt die Spülflüssigkeit zum Auslass 37. Von hier wird die Spülflüssigkeit einem (nicht dargestellten) Filter zugeleitet, in dem die mitgeführten Abriebteilchen der Schleifringe und Bürsten ausgeschieden werden. Die so gereinigte Flüssigkeit, vorzugsweise Petroleum, wird durch eine Pumpe wiederum über den Einlass 27 dem Hohlraum zugeführt.
Die mit dem Gehäuse 17 starr verbundene Lasche 38 dient als Verdrehsicherung. Ihr freies Ende ist mit einem feststehenden Teil der Maschinenanlage verbunden.
Die beschriebene Drehmoment-Messnabe kann in jede Antriebsanlage - ortsfest oder bewegliche eingebaut werden.
Abweichend von der in der Zeichnung dargestellten Ausführung kann die Messnabe auch mit einer anderen Anzahl von Schleifringen und Stromabnehmern ausgestattet sein, je nach Ausbildung des Messbrücke.
Flushed torque measuring hub for continuous operation
The known torque measuring hubs are generally used in conjunction with a display device for experimentation and testing purposes. These measuring hubs do not form an integral part of the overall system and are therefore not suitable for continuous operation.
The present invention relates to a torque measuring hub which is intended to be suitable for the continuous operation of display devices or regulating devices, for example for torque-dependent control of prime movers.
The supply of the sensors of these measuring hubs with electrical energy and the return of the measuring currents is carried out in a manner known per se via slip rings and current collectors. In order to achieve perfect measurement results, the insulation resistance between the individual slip rings must remain perfectly constant. With the known measuring hubs, which are installed for trial and testing purposes, the insulation resistance is reduced by the abrasion of the brushes and slip rings, since the same is deposited between the rings. The slip ring carriers of the test measuring hubs therefore have to be cleaned at short intervals, a condition that cannot be tolerated for continuous operation.
The present invention is intended to eliminate this deficiency in that the slip rings and the current collectors are arranged in a liquid-tight space through which a lubricating and flushing liquid flows, which is intended to wash away the brush debris from the measuring hub.
The returning rinsing liquid can flow into a filter for the purpose of cleaning entrained metal particles. In the area of the current collectors, annular grooves can be screwed into the stationary housing of the measuring hub. In this way, webs can be formed between the current collectors of each slip ring, which increase the insulation distance. In order to prevent the liquid film from influencing the brushes and slip rings, the brushes are advantageously made of a phosphor bronze fabric that pierces the liquid film by means of its wire tips and ensures good contact through point contact.
To achieve a constant transition resistance, several brushes can be arranged for each slip ring, which are in conductive connection with one another through contact strips.
In one embodiment of the invention, the measuring element carrying the transducers is arranged outside the slip rings and bearings, which eliminates any influence on the measurement result by the frictional moments of the current collectors and bearings.
Finally, the measuring element carrying the transmitter can be designed as an exchangeable plug-in flange so that the measuring range of the hub can be changed.
In the drawing, an example from the form of the torque measuring hub according to the invention is shown, namely show
1 shows a longitudinal section through the measuring hub and
FIG. 2 shows a cross section on the left along the line II-II and on the right a cross section along the line 111-111 of FIG. 1.
The measuring hub has the shaft part 1, which is provided with a connection flange at one end and a bore at the other end. The bore is provided with splines or one or more keyways. The measuring element 2, designed as a slip-on flange, is inserted into this bore with the shaft stub 3 which, corresponding to the counterpart, has splined shaft teeth or one or more keyways and wedges 4. Shaft part 1 and measuring element; 2 held together. On the measuring element 2, the donors, for.
B. four strain gauges R1, R2, R3 and R4, glued on, which are interconnected to form a bridge, the corner points of which are connected to the Schleifn.n conditions 6, 7, 8 and 9 by the line wires 10, 11, 12 and 13. The slip rings 6, 7, 8 and 9 are non-rotatably connected to the shaft part 1 by the insulating compound 14. The conductor wires 10, 11, 12 and 13, which are guided through a cutout in the protective sleeve 15, are embedded in the insulation compound 14. This protective sleeve 15 is non-rotatably connected to the shaft part 1 and serves to protect the transducers attached to the measuring element and their connection lines.
The shaft part 1 with the measuring element 2 and the protective sleeve 15 is rotatably mounted via the bearings 16 in the housing 17, which is made of insulating compound and has a circular cross-section, which is stiffened at its end faces by flange rings 18. The brushes 19 sliding on the slip rings 6, 7, 8 and 9 are arranged in metal tubes 20 in radial bores of this housing, which are pressed against the slip rings 6, 7, 8 and 9 under the action of the springs 21. Several brushes (eight in the present case) are provided for each slip ring and are conductively connected to one another by the contact strips 22. On one side of the housing 17, a multiple socket 23 is arranged, the poles of which are in conductive connection with the contact strips 22.
The current collector tubes 20 protrude into the bore of the stationary housing 17. In the area of the current collectors, annular grooves 24 are arranged in the housing, so that webs 25 are formed between the current collectors of a slip ring and the adjacent slip rings, which increase the insulation path between the current collectors. The space formed in this way, which is delimited on the one hand by the bore of the housing 17 or the annular grooves 24 and on the other hand by the shaft part carrying the slip rings 6, 7, 8 and 9, is closed off in the axial direction by the sealing rings 26. The lubricating and flushing fluid is supplied to this space through the inlet 27, the pipe 28, the banjo bolts 29 and the channels 30, 31 and 32.
The rinsing fluid reaches the outlet 37 through the radial bores 33, the axial bores 34 and the socket head screws 35 as well as the tube 36. From here the rinsing fluid is fed to a filter (not shown) in which the abrasion particles carried along by the slip rings and brushes are separated out. The liquid purified in this way, preferably petroleum, is in turn fed to the cavity via the inlet 27 by a pump.
The bracket 38 rigidly connected to the housing 17 serves as an anti-twist device. Its free end is connected to a fixed part of the machine system.
The described torque measuring hub can be installed in any drive system - stationary or movable.
In a departure from the design shown in the drawing, the measuring hub can also be equipped with a different number of slip rings and current collectors, depending on the design of the measuring bridge.