Elektrischer Drehmomentmesser
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Drehmomentmesser, bei welchem zur Ermittlung des Drehmoments ein durch die von dem Drehmoment herrührende Torsion über Messstreifen beeinflusster elek trischer Strom gemessen wird und die Stromübertragung mit Hilfe einer Kontaktvorrichtung erfolgt, die mit ringförmigen, einen flüssigen, elektrischen Leiter enthaltenden Kammern und mit in den Leiter eintauchenden, elektrisch leitenden, gegeneinander isolierten Scheiben auf einer den Kammern gegenüber und zusam men. imit den Scheiben drehbaren Welle auslgreüstat ist.
Die herkömmlichste Art, das Drehmoment zu messen, ist das Abbremsen, zum Beispiel mittels des Pronyschen Zaumes. Ein solches Abbremsen ist verhältnismässig umständlich und nicht dauernd während des Betriebes möglich.
Es ist auch schon bekannt, das Drehmoment auf elektrischem Wege mit Hilfe elektrischer Messstreifen zu messen, welche an die Welle angebracht werden, an der die Messung vorgenommen werden soll. Hier besteht das Problem der Übertragung des Messstromes.
Meistens wird sich der Hilfe von Schleifringen bedient, welche jedoch für Feinmessungen und Messungen bei grossen Drehzahlen nicht sonderlich geeignet sind.
Für die Übertragung des Messstromes sind Kontaktvorrichtungen besonders geeignet, die mit ringförmigen, einen flüssigen, elektrischen Leiter enthaltenden Kammern und mit in den Leiter eintauchenden, elektrisch leitenden, gegeneinander isolierten Scheiben auf einer den Kammern gegenüber mit den Scheiben drehbaren Welle ausgerüstet sind.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Drehmomentmesser zu schaffen, der mit einer Kontaktvorrichtung der vorangehend erwähnten Art zu einer Einheit zusammengefasst ist.
Im wesentlichen zur Lösung dieser Aufgabe sind nach der Erfindung die Messstreifen im Innern der Kontaktvorrlchtung auf einer das Drehmoment abneh- menden, zur Kontaktvorrichtung gleichachsigen und mit deren Welle umlaufenden Welle angeordnet.
Zweckmässig ist hierbei in die als Hohlwelle ausgebildete Welle der Vorrichtung eine zweite Welle eingesetzt, die in eine Welle zwischengeschaltet bzw. zwischengeflanscht ist und welche im Innern der Hohlwelle gegenüber deren Innenumfang einen Abstandsraum belässt. Auf dem im Abstandsraum befindlichen Teil der eingesetzten Welle sind die Messstreifen vorgesehen.
Es kann von Vorteil sein, die Kontaktvorrichtung zusätzlich zu den der Drehmomentsmessung dienenden Leitern mit weiteren Leitern zu anderen Messungen auszurüsten.
Mit Hilfe der Drehmomentmessung lässt sich beispielsweise auch die Dichte von Flüssigkeiten, die Viskosität, die Zähigkeit von Mischungen usw. bestimmen.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbei spiel der Erfindung durch die Wiedergabe einer zum Messen des Drehmoments eingerichteten Kontakteinrichtung im Längsschnitt.
Die zur Drehmomentsmessung eingerichtete Kontaktvorrichtung weist eine Hohlwelle 1 auf, die mit einem elektrisch isolierenden Überzug 2 versehen ist.
Auf der Welle 1 sind die mit ihr umlaufenden Kontaktscheiben 3 angeordnet, die durch Abstandsstücke 4 aus elektrisch isolierendem Werkstoff voneinander getrennt sind.
Das Gehäuse mit den Kontaktkammern 5 besteht aus den Metallscheiben 6, den elektrisch isolierenden Zwischenstücken 7 zwischen den Metallscheiben und den Endkappen 8 aus Isolierstoff oder auch aus Metall.
Hierbei ist die eine Seite der Kontaktkammern durch die in die Scheiben 7 eingesetzten Ringscheiben 7a gebildet. Das Gehäuse wird durch nicht wiedergegebene Ankerschrauben zusammengehalten, deren die zusammenzuhaltenden Teile durchgreifender Schaft mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehen ist. In der Zeichnung ist eine solche Ankerschraube durch die strichpunktierte Linie 16 angedeutet. Die Hohlwelle 1 ist über die Kugellager 9 in dem Gehäuse gelagert.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kontakt vorrichtung oder der Messstromübertrager vierpolig ausgebildet.
In die Hohlwelle 1 ist eine zweite Welle 10 als Prüfwelle eingeschoben. Die Enden der Prüfwelle sind zum Anschluss an die das Drehmoment abgebende und aufnehmende Wellen eingerichtet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Welle 10 als Keilwelle ausgebildet. Je nach dem in Frage kommenden Messbereich können Prüfwellen verschiedenen Querschnitts gewählt werden, auf welche die Kontaktvorrichtung aufgeschoben wird. So können z. B. Prüfwellen für 0,5, 5,0, 50,0, 200, 500 und 1000 kpm zum Zusammenbau mit dem Messstromübertrager bzw. der Kontaktvorrichtung vorgesehen sein. Mit einer bei 11 einzuschraubenden Ma deuschraube ist die Prüfwelle über ihren Bund 12 mit der Hohlwelle 1 auf Mitnahme verbunden.
Die Prüfwelle 10 belässt im Innern der Vorrichtung gegenüber dem Innenumfang der Hohlwelle 1 einen Abstandsraum 13. Auf dem in dem Abstandsraum befindlichen Teil der Prüfwelle Isind die Drehungsstrel- fen 14 über Kreuz, z. B. dUrch Kleben, angebracht.
Die Bohrungen 15 im Bund 12 der Prüfwelle geben die Möglichkeit, Messwertgeber ausserhalb der Prüfwelle auf dem Drehkörper anzubringen und an den Messstrom übertrager anzuschliessen.
Die beiden über Kreuz auf der Prüfwelle aufgeklebten Dehnungsmessstreifen sind bei dem wiedergegebenen vierpoligen Messstromübertrager als Vollbrücke geschaltet und werden mit Trägerfrequenz von einem Generator A gespeist. Im Messzweig der Brücke liegt der Verstärker B, der bei abgeglichener Brücke kein Signal erhält. Bei einer statischen Belastung der Dehnungsstreifen 14 tritt eine Wechselspannung mit Trägerfrequenz auf, die durch die Verstimmung der Dehnungsstreifenbrücke am Verstärkereingang erzeugt wird. Bei dynamischer Belastung entsteht ein Signal aus Amplituden-modulierten Einzelimpulsen, das nach Durchlaufen des Demodulators C das Original-NF-Signal dem Oszillographen D zuführt.
Wie die Zeichnung erkennen lässt, ist die Kontaktvorrichtung baukastenmässig zusammengesetzt und kann ohne weiteres für eine Übertragung von zwei bis zwölf und mehr Leiterspuren ausgelegt werden.
Electric torque meter
The invention relates to an electric torque meter, in which, to determine the torque, an electric current influenced by the torsion resulting from the torque is measured via measuring strips and the current is transmitted with the aid of a contact device with ring-shaped, liquid electrical conductors Chambers and with dipping into the conductor, electrically conductive, mutually insulated disks on one of the chambers opposite and together men. i is equipped with the rotating shaft with the disks.
The most common way to measure torque is by braking, for example using Prony's bridle. Such braking is relatively cumbersome and not possible continuously during operation.
It is also already known to measure the torque electrically with the help of electrical measuring strips which are attached to the shaft on which the measurement is to be made. The problem here is the transmission of the measuring current.
Usually slip rings are used, but they are not particularly suitable for fine measurements and measurements at high speeds.
For the transmission of the measuring current, contact devices are particularly suitable which are equipped with ring-shaped chambers containing a liquid electrical conductor and with electrically conductive disks that are immersed in the conductor and insulated from one another on a shaft that rotates with the disks opposite the chambers.
The object of the invention is to create a torque meter which is combined with a contact device of the type mentioned above to form a unit.
Essentially to solve this problem, according to the invention, the measuring strips are arranged in the interior of the contact device on a shaft which decreases the torque, is coaxial with the contact device and revolving with its shaft.
In this case, a second shaft is expediently inserted into the shaft of the device, which is designed as a hollow shaft and which is interposed or flanged in a shaft and which leaves a space in the interior of the hollow shaft relative to its inner circumference. The measuring strips are provided on the part of the shaft used that is in the clearance space.
It can be advantageous to equip the contact device with further conductors for other measurements in addition to the conductors used for torque measurement.
With the help of torque measurement, for example, the density of liquids, the viscosity, the toughness of mixtures, etc. can also be determined.
The drawing illustrates an exemplary embodiment of the invention by reproducing a contact device set up for measuring the torque in longitudinal section.
The contact device set up for torque measurement has a hollow shaft 1 which is provided with an electrically insulating coating 2.
On the shaft 1 there are arranged the contact disks 3 rotating with it, which are separated from one another by spacers 4 made of electrically insulating material.
The housing with the contact chambers 5 consists of the metal disks 6, the electrically insulating intermediate pieces 7 between the metal disks and the end caps 8 made of insulating material or of metal.
Here, one side of the contact chambers is formed by the annular disks 7 a inserted into the disks 7. The housing is held together by anchor bolts (not shown), the shaft of which extends through the parts to be held together and is provided with an electrically insulating coating. In the drawing, such an anchor screw is indicated by the dash-dotted line 16. The hollow shaft 1 is mounted in the housing via the ball bearings 9.
In the embodiment shown, the contact device or the measuring current transformer is four-pole.
A second shaft 10 is pushed into the hollow shaft 1 as a test shaft. The ends of the test shaft are set up for connection to the shafts which transmit and receive the torque. In the embodiment shown, the shaft 10 is designed as a spline shaft. Depending on the measuring range in question, test shafts of different cross-sections can be selected onto which the contact device is pushed. So z. B. test shafts for 0.5, 5.0, 50.0, 200, 500 and 1000 kpm for assembly with the measuring current transformer or the contact device. With a Ma deus screw to be screwed in at 11, the test shaft is connected to the hollow shaft 1 via its collar 12 for entrainment.
The test shaft 10 leaves a spacing space 13 in the interior of the device opposite the inner circumference of the hollow shaft 1. On the part of the test shaft Is located in the spacing space, the torsion bars 14 are crossed, e.g. B. by gluing attached.
The bores 15 in the collar 12 of the test shaft give the possibility of attaching transducers outside the test shaft on the rotating body and connecting them to the measuring current transmitter.
The two strain gauges glued crosswise to the test shaft are connected as a full bridge in the four-pole measuring current transformer shown and are fed with carrier frequency from a generator A. Amplifier B is located in the measuring branch of the bridge and receives no signal when the bridge is balanced. In the event of a static load on the stretch marks 14, an alternating voltage with a carrier frequency occurs, which is generated by the detuning of the stretch marks bridge at the amplifier input. With dynamic loading, a signal is generated from amplitude-modulated individual pulses, which, after passing through the demodulator C, sends the original LF signal to the oscilloscope D.
As the drawing shows, the contact device is assembled in a modular manner and can easily be designed for a transmission of two to twelve or more conductor tracks.