CH687648A5

CH687648A5 - Aufnehmer zur Dehnungsmessung.

Info

Publication number: CH687648A5
Application number: CH02526/92A
Authority: CH
Inventors: Bruno Schlopfer
Original assignee: Schlopfer Messtechnik Ag; Promyx Ag
Priority date: 1992-08-12
Filing date: 1992-08-12
Publication date: 1997-01-15
Also published as: US5616847A

Description

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CH 687 648 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufnehmer zum elektrischen Messen positiver und negativer Dehnung an zylindrischen Körpern.

Es sind Dehnungsaufnehmer bekannt, welche mittels eines zylindrischen, elastischen Körpers Dehnmessstreifen an die Bohrungsoberfläche pressen und durch Reibungskräfte an der Bohrungsoberfläche auftretende Dehnungen direkt messen und somit Beanspruchungen in zylindrischen Körpern messen können.

Andere heute verwendete Systeme klemmen mittels Riemen oder Magneten Messbrücken mit Klingen mit gleichbleibendem Abstand auf die Oberfläche von zylindrischen Körpern und messen so auftretende Dehnungen.

Erstere Dehnungsaufnehmer haben den Nachteil, dass eine Bohrung gefertigt werden muss. Die zweite erläuterte Lösung ist sehr exponiert, rutscht gerne und ist somit nicht industriell anwendbar.

Es ist Aufgabe dieser Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsge-mäss gelöst durch einen Aufnehmer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patenanspruches 1.

Die erfindungsgemässen Aufnehmer weisen idealerweise zwei Kreisringhälften auf, in welchen üblicherweise auf der Innenseite zwei elastische Elemente mit aufgebrachten Messelementen angebracht sind. Der Innendurchmesser der beiden zusammengefügten Kreisringhälften ist etwas grösser als der Aussendurchmesser des zylindrischen Körpers.

Wenn die beiden Kreisringhälften mit geeigneten Mitteln an den zylindrischen Körper gepresst werden, pressen sich die elastischen Elemente mit den Messelementen auf die Oberfläche der zylindrischen Körper und messen die dort auftretenden Dehnungen.

Der Dehnungsaufnehmer ist somit ohne Bohrung schnell montiert und die Messelemente geschützt und vibrationsfest angebracht. Kein bisher bekanntes Messsystem weist diese vorteilhaften Eigenschaften auf.

Der erfindungsgemässe Aufnehmer wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 : Einen Radialschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Aufnehmers im Einbauzustand.

Fig. 2: Einen Radialschnitt durch eine Variante des erfindungsgemässen Aufnehmers mit integrierter Auswerteelektronik.

Fig. 3: Eine perspektivische Ansicht eines Aufnehmers.

Ein in Fig. 1 dargestellter Dehnungsaufnehmer 7 ist als Flansch 3 aufgeschraubt auf einen zylindrischen Körper 6 dargestellt. Der Zylinder 6 kann voll oder als Rohr ausgebildet sein. Der Aufnehmer 7 ist zweiteilig und muss mittels eines geeigneten Mechanismus, beispielsweise einer Schraube 5, auf den zylindrischen Körper 6 gepresst werden können, wobei elastische Elemente 2, welche in Aus-

fräsungen 4 angebracht sind, mit hoher Kraft auf die Oberfläche des Körpers 6 drücken. Die zwei Teile 10 und 11 des Sensors 7 können gemäss Fig. 1 halbkreisförmig oder auch als Stäbe ausgebildet sein.

Wichtig ist, dass der innere Durchmesser des Aufnehmers etwas grösser ist als der Aussendurchmesser des zu messenden Körpers, und dass das elastische Teil 2 etwas über den Innendurchmesser erhaben ist und somit problemlos gepresst werden kann.

Der Druck auf die dehnungsempfindlichen Elemente 1 muss so hoch sein, dass zwischen denselben und der Körperoberfläche eine kraftschlüssige Verbindung entsteht. So können auf den Körper einwirkende, Dehnungen verursachende Kräfte mittels der dehnungsempfindlichen Elemente 1 gemessen werden. Die Elemente sind vor mechanischer Beschädigung geschützt und vibrationsfest angebracht.

Zusätzlichen mechanischen Schutz der dehnungsempfindlichen Elemente 1 kann eine metallische Folie bieten, welche über die elastischen Elemente gezogen und mit geeigneten Mitteln an einem Innenring befestigt wird.

Die Signalkabel 9 sind durch das elastische Teil 2 und durch die Bohrung 8 zur Auswerteelektronik geführt. Die Signalkabel können auch in axialer Richtung in gleicher Art und Weise abgeführt werden.

Fig. 2 zeigt eine Variante des erfindungsgemässen Aufnehmers. Die beiden Hälften 10 und 11 sind hier als Stäbe mit kreissegmentartigen Ausschnitten ausgeführt. Beide Hälften werden um den Zylinder 12 mit geeigneten Mitteln verspannt.

In zwei radiale Bohrungen 13 sind elastische Elemente 14 mit dehnungsempfindlichen Elementen 15 eingeführt und mittels eines Nippels 16 oder ähnlichem verspannt und somit auf die Zylinderoberfläche gepresst, womit auf dem Zylinder auftretende Dehnungen erfasst und über Signalkabel 17 durch das elastische Element 14 und den Nippel 16 an eine Auswerteelektronik 18 geführt sind. Die Messeinheit kann auch nach dem Anbau des Flansches eingebaut werden.

Die Auswerteelektronik 18 kann im Aufnehmer integriert, direkt am Aufnehmer oder an anderer, geeigneter Stelle angebracht sein.

Fig. 3 zeigt einen Aufnehmer der zuvor beschriebenen Art in einer dreidimensionalen Ansicht von aussen. An den Zylinder 6 ist in Form eines Flansches 3 der Aufnehmer 7 gespannt. Das Signalkabel 19 führt die bereits verstärkten Dehnungssignale an die Anzeige und Auswerteelektronik. Im dargestellten Falle ist die Auswerteelektronik sehr klein und ist am oder im Aufnehmer 7 voll integriert.

Bei der Ausführung gemäss Fig. 3 ist als Variante bei 20 ein Gelenk und bei 21 eine Schnellkupplung oder Schraube vorgesehen, um den Anbau zu vereinfachen.

Es wird die Möglichkeit geschaffen, dass Dehnmessstreifen ohne Klebstoff auf Oberflächen appliziert werden können, womit sich dank der einfachen, zeitsparenden Montage neue technische Schritte eröffnen.

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Die zweckmässig als Dehnmessstreifen ausgebildeten Elemente 1, 15 sind kleiner, gleich gross oder grösser als das elastische Teil 2. Sie sind vorzugsweise auf der Anspresseite metallisch beschichtet oder bedampft, somit ist in diesem Fall die Schutzfunktion der metallischen Folie integriert.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die dehnungsempfindlichen Elemente 1,15 Piezofo-lien.

Für die Erfassung von Längs- und Querdehnungen werden Dehnmessstreifen in axialer oder radialer Richtung angeordnet. Sie sind dadurch auch temperaturkompensiert.

Zur Messung von Torsionsbeanspruchungen auf Körpern mit zylindermantelförmiger Oberfläche sind die Dehnmessstreifen bevorzugt in einem Winkel von etwa 45° zur Achse angebracht.

Claims

Patentansprüche

1. Aufnehmer (7) zum elektrischen Messen positiver und negativer Dehnungen an zylindrischen Körpern, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ringförmigen, geteilten Flansch (3) Ausfräsungen (4) bestehen, welche mit elastischem Material gefüllt sind, auf welchem auf der offenen Seite elektrische Signale erzeugende, dehnungsempfindliche Elemente (1), (15) angeordnet sind, welche mittels Verspannmechanismen direkt und so stark auf einen zylindrischen Körper (6) pressbar sind, dass die Dehnungen an der Oberfläche des zylindrischen Körpers (6) durch Reibschluss auf die dehnungsempfindlichen Elemente (1), (15) übertragbar und somit auf den zylindrischen Körper (6) wirkende Beanspruchungen und Kräfte direkt und ohne Übertragungsverluste erfassbar sind.

2. Aufnehmer (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (15) mittels eines elastischen Teils (14) und eines Nippels (16) auf den zylindrischen Körper (6) pressbar sind.

3. Aufnehmer (7) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (1), (15) und die elastischen Teile (2), (14) mit einer metallischen Folie geschützt sind, welche mit dem Aufnehmer (7) oder dem elastischen Teil (2), (14) verbunden ist.

4. Aufnehmer (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (1), (15) Dehnmessstreifen sind, welche vorzugsweise auf der Anpresseite metallisch beschichtet oder bedampft sind, und die Schutzfunktion der metallischen Folie integriert ist.

5. Aufnehmer (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (1), (15) Piezofolien sind.

6. Aufnehmer (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (1), (15) Dehnmessstreifen sind, in axialer oder radialer Richtung angeordnet sind, Längs- oder Querdehnungen erfassen und dadurch auch temperaturgangkompensiert sind.

7. Aufnehmer (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (1), (15) Dehnmessstreifen sind, in einem Winkel von 45° zur Achse angebracht sind und Torsionsbeanspruchungen auf zylindrische Körper messen.

8. Aufnehmer (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik für die dehnungsempfindlichen Elemente (1), (15) am oder im Aufnehmer (7) integriert sind.

9. Aufnehmer (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschhälften (3) als Ringe oder Stäbe (10), (11) mit Ausnahmen im Durchmesser, welche wenigstens dem zu messenden Zylinder (6) entsprechen, ausgebildet sind.

10. Aufnehmer (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einem Gelenk (20) und einer Schraube (21) oder einer Schnellkupplung um den Zylinder (6) gespannt ist.

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