CH706531B1 - Dehnungssensor zum elektrischen Messen von Dehnungen. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Dehnungssensor zum elektrischen Messen negativer und positiver Oberflächendehnungen auf Zylindern. Ein zweiteiliger, auf zylindrische Oberflächen montierbarer Dehnungsaufnehmer (1) hat eingelassene elastische Elemente (9), welche ihrerseits stirnseitig dehnungsempfindliche Elemente (8) aufweisen. Diese elastischen Elemente (9) stehen genau definiert gegenüber den Auflageflächen (12) vor. Diese elastischen Elemente (9) werden dann beim Aufschrauben so stark und dank dem zurückversetzten grösseren Durchmesser (6) und der daraus resultierenden Ausfräsung (7) definiert auf die Messoberfläche gepresst, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (8) kraftschlüssig und ohne Schlupf mit dieser verbunden sind und somit die auftretenden Oberflächendehnungen ohne Klebstoffe und ohne Drifterscheinungen statisch erfassen können.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Dehnungssensor gemäss dem einleitenden Teil des unabhängigen Anspruches.

[0002] Es sind Dehnungssensoren bekannt, welche mittels 2 Schrauben auf einen zylindrischen Körper (Säule; Welle) geschraubt werden, wobei Dehnungsmessstreifen auf die Oberfläche gepresst werden und die Oberflächendehnung sehr genau gemessen werden kann. Diese Sensoren können ohne erneute Kalibration untereinander ausgetauscht werden und sind einfach in der Anwendung. Die Patente CH 687 648, US 5 616 847 und EP 1 278 999 B1 beschreiben solche Sensoren.

[0003] Mit den Sensoren gemäss diesen oben erwähnten Patentanmeldungen kann jedoch nicht statisch gemessen werden, das heisst dass das Sensor-Signal im Verlauf der Zeit driftet. Somit können mit diesen Sensoren selbst bei Verwendung einer DMS-Vollbrücke nur zyklische Vorgänge gemessen werden. Die statische Messung ist nicht möglich, weil der Messringkörper keinen Kontakt mit der Säule hat und dadurch die Temperaturunterschiede der Spannmittel (z.B. Schrauben) wie auch Setzungen die Vorspannung verändern und somit die DMS mit unterschiedlichen Kräften angepresst werden, wobei der Nullpunkt sich zwangsläufig verschiebt.

[0004] Ziel der Erfindung ist es, die Messung mit solchen Messringen statisch zu machen, was den Einsatzbereich dieser Messringe drastisch erweitert. Beispielsweise können Lastdosen im Eigenbau gefertigt werden, und statische Überwachungsaufgaben sind über lange Zeit möglich, zum Beispiel in Bauwerken.

[0005] Erfindungsgemäss wird dies beim Dehnungssensor der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.

[0006] Die erfindungsgemässen Dehnungssensoren sind ähnlich aufgebaut wie die Sensoren der oben erwähnten Patente. Die zweiteiligen Messringe weisen einen Innendurchmesser auf, der genau mit einem Übergangssitz auf den zu messenden Zylinderdurchmesser angepasst ist. Im Innendurchmesser sind exakt gegenüberliegend Einfräsungen zur Aufnahme von gegenüber dem Zylinderdurchmesser etwas vorstehenden elastischen Elementen angebracht.

[0007] Um die elastischen Elemente ist der Durchmesser grösser als der Nenndurchmesser des zu messenden Zylinders, das heisst der Messring ist örtlich um zum Beispiel 0,1 mm oder ein anderes Mass grösser ausgefräst. Dadurch können die beiden Hälften des Dehnungssensors mit grosser Kraft in direktem Kontakt mit dem zu messenden Zylinder geschraubt werden, und die dank dem örtlich grösseren Durchmesser definiert zurückversetzten elastischen Elemente sind keinen Anpresskraftschwankungen ausgesetzt, was erstmals die statische Messung ermöglicht.

[0008] Auf den stark angepressten elastischen Elementen sind dehnungsempfindliche Elemente angebracht, welche so fest und dank dem definiert gleichen Vorsprung zu den Auflageflächen immer gleich auf die Zylinderoberfläche gepresst werden, dass Reibschluss entsteht und alle Dehnungen auf der Oberfläche ohne aufwändige Klebung in alle Richtungen auf die dehnungsempfindlichen Elemente übertragen und damit erfasst werden können. Dank dem robusten Gehäuse kann auch in industriellem Umfeld problemlos gemessen werden.

[0009] Keiner der bisher bekannten Dehnungssensoren kann all diese vorteilhaften Eigenschaften in sich vereinen.

[0010] Die Erfindung wird nun anhand von einer Zeichnung näher erläutert: <tb>Fig. 1<sep>zeigt einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Sensors in montiertem Zustand.

[0011] Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelheiten.

[0012] Die zwei Hälften des Sensorgehäuses 1 des erfindungsgemässen Dehnungssensors nach Fig. 1werden mittels zwei Schrauben 5 mit grosser Kraft auf den zu, messenden zylindrischen Körper 2 geschraubt, dass die genau auf Übergangssitz tolerierten Auflageflächen 12 festen Kontakt mit dem zylindrischen Körper haben und unverrückbar auf der Zylinderoberfläche anliegen. Dabei werden zwei in Ausfräsungen eingelassene elastische Elemente 9 so stark auf die Oberfläche gepresst, dass die auf diesen elastischen Elementen 9 angebrachten dehnungsempfindlichen Elemente 8 kraftschlüssig, ohne Schlupf mit dieser verbunden sind. Dadurch wird jede auf der Oberfläche auftretende Dehnung direkt auf die dehnungsempfindlichen Elemente übertragen, welche ihrerseits ein dehnungsproportionales Signal abgeben. Die elastischen Elemente 9 und die sie aufnehmenden Einfräsungen sind in beliebiger Form und Dicke so ausgebildet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente 8 darauf Platz finden, und dass die Oberflächendehnungen in den gewünschten Richtungen erfasst werden können. Der beidseits der elastischen Elemente 9 grösser ausgefräste Durchmesser 6 – welcher zurückversetzt wirkt – lässt die elastischen Elemente immer gleich vorstehen, was dauerhaft definierte Anpresskräfte garantiert. Der Dehnungssensor kann dank dieser so entstehenden Einfräsung 7 kraftschlüssig auf den Zylinder geschraubt werden, wobei die dehnungsempfindlichen Elemente 8 immer gleichmässig und definiert auf den Zylinder gepresst werden.

[0013] Das Signal der dehnungsempfindlichen Elemente 8 wird über Kabel 10 auf einen Stecker 11 geführt. Der Stecker 11 kann auch ein elektronischer Verstärker sein.

Claims (7)

1. Dehnungssensor zum elektrischen Messen negativer und positiver Oberflächendehnungen auf Zylindern, mit einem zweiteiligen Sensorgehäuse (1), Spannmitteln (5), elektrische Signale erzeugenden dehnungsempfindlichen Elementen (8) und auf den Innenseiten der zwei Hälften des Sensorgehäuses (1) eingelassenen elastischen Elementen (9), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hälften (1) beim Spannen auf einen zu messenden Zylinder (2) festen und unverrückbaren Kontakt haben, und die elastischen Elemente (9) gegenüber einem zurückversetzten grösseren Durchmesser (6) definiert gegenüber einer Einfräsung (7) vorstehen, und dadurch bei der Montage auf den zu messenden Zylinder (2) über das Sensorgehäuse (1) ein Druck auf die elastischen Elemente (9) ausübbar ist und dadurch die dehnungsempfindlichen Elemente (8) reproduzierbar so stark auf die zu messende Oberfläche anpressbar sind, dass die Dehnungen an der Oberfläche des zu messenden Zylinders (2) durch Reibung kraftschlüssig, ohne Schlupf, ohne Signalverluste und ohne Klebstoffe auf die dehnungsempfindlichen Elemente (8) übertragen werden können und die dehnungsempfindlichen Elemente (8) dadurch keiner Drift unterworfen sind.

2. Dehnungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (8) Dehnungsmessstreifen sind.

3. Dehnungssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vier Dehnungsmessstreifen auf die zu messende Oberfläche als Vollbrücke auf die Oberfläche anpressbar sind, und damit temperaturkompensiert und statisch gemessen werden kann.

4. Dehnungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (8) mittels einer Folie geschützt sind und damit beliebig oft anpressbar sind und verwendet werden können.

5. Dehnungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Sensorgehäuse (1) eine Verstärkerelektronik (11) vorgesehen ist und Signalkabel (10) von den dehnungsempfindlichen Elementen (8) durch Bohrungen zur Verstärkerelektronik (11) geführt sind.

6. Dehnungssensor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmessstreifen in beliebigem Winkel, zum Beispiel quer zur Montagerichtung, auf den elastischen Elementen (9) angebracht sind.

7. Dehnungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (8) Piezofolien sind.