CS267218B1

CS267218B1 - Axial force measuring device

Info

Publication number: CS267218B1
Application number: CS875870A
Authority: CS
Inventors: Milos Ing Foretek; Jaroslav Rndr Patal
Original assignee: Milos Ing Foretek; Jaroslav Rndr Patal
Priority date: 1987-08-07
Filing date: 1987-08-07
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS587087A1

Abstract

Zařízení spadá do oblasti měření axiálních sil, zejména rotorů čerpadel. Zařízení umožňuje pomocí pouze jediného snímače síly bez nároků na rozměrové úpravy tělesa provádět měření axiální síly působící v obou směrech. U zařízení je mezi exiální ložisko a těleso vloženo pouzdro, které je z jedné strany opřeno o vnitřní tělesový kroužek axiálního ložiska a na druhé straně je vnějším Čelem připevněno k víku a opatřeno přírubou. Mezi přírubou a tělesem je vne pouzdra připevněn snímač síly a mezi vnějším tělesovým kroužkem axiálního ložiska a víkem je vzepřena vložka.The device falls into the field of measuring axial forces, especially pump rotors. The device allows, using only one force sensor without any demands on dimensional adjustments of the body, to measure axial force acting in both directions. In the device, a sleeve is inserted between the axial bearing and the body, which is supported on one side by the inner body ring of the axial bearing and on the other side is attached to the cover with its outer face and is provided with a flange. A force sensor is attached outside the sleeve between the flange and the body and an insert is supported between the outer body ring of the axial bearing and the cover.

Description

Vynález se týká zařízení pro měření axiální síly, zejména rotorů čerpadel.The invention relates to a device for measuring axial force, in particular pump rotors.

Běžné vyráběné rotační stroje, například vysokotlaká dopravní čerpadla, nejsou konstrukčně uzpůsobeny k měření axiální síly rotoru, jejíž velikost je důležitá pro dimenzování axiálního ložiska ovlivňujícího bezpečný a spolehlivý provoz stroje a jeho životnost. Proto je v současné době nutné uzpůsobovat konstrukce axiálního uzlu stroje tak, aby bylo možno vložit snímače síly po obou stranách axiálního ložiska. Tím se zvyšuje spotřeba materiálu, hmotnost a stavební délka stroje, přičemž prodloužení rotoru nepříznivě ovlivňuje jeho dynamické vlastnosti, zvyšuje se průhyb, chvění, hlučnost apod. Další nevýhodou stávajících provedení je, že při měnícím se smyslu axiální síly je nutno umístit dva snímače síly v ložiskovém prostoru, který je vyplněn horkým olejem s měnící se teplotou, což klade značné nároky na odolnost snímačů síly vůči okolnímu prostředí a má za následek zvýšení pracnosti a ekonomické náročnosti jejich výroby a v mnoha případech jsou měření zatěžována nedefinovatelnými chybami.Conventional rotary machines, such as high pressure feed pumps, are not designed to measure the axial force of a rotor, the magnitude of which is important for sizing an axial bearing affecting the safe and reliable operation of the machine and its life. Therefore, it is currently necessary to adapt the constructions of the axial node of the machine so that force sensors can be inserted on both sides of the axial bearing. This increases the material consumption, weight and construction length of the machine, while the elongation of the rotor adversely affects its dynamic properties, increases deflection, vibration, noise, etc. Another disadvantage of existing designs is that with changing axial force bearing space, which is filled with hot oil with varying temperature, which places considerable demands on the resistance of force sensors to the environment and results in increased labor and economic demands of their production and in many cases the measurements are burdened with indefinable errors.

Uvedené nevýhody odstraňuje v podstatě vynález, kterým je zařízení pro měření axiální síly, zejména rotorů čerpadel, kde v axiálním uzlu je uvnitř tělesa opatřeného víkem uloženo na hřídeli axiální ložisko tak, že je zajištěno proti axiálnímu posunutí v obou směrech, a jeho podstata spočívá v tom, že mezi axiální ložisko a těleso je vloženo pouzdro vytvarované tak, že z jedné strany je opřeno o vnitřní tělesový kroužek axiálního ložiska a na druhé straně je vnějším čelem připevněno k víku a opatřeno přírubou, mezi níž a tělesem je vně pouzdra připevněn snímač síly, přičemž mezi vnějším tělesovým kroužkem axiálního ložiska a víkem je vzepřena vložka·The above-mentioned disadvantages are essentially eliminated by the invention, which is a device for measuring axial force, in particular pump rotors, in that a housing is inserted between the thrust bearing and the body, shaped so that on one side it rests on the inner body ring of the thrust bearing and on the other side is attached to the cover with an outer face and provided with a flange between which and the body , while an insert is supported between the outer body ring of the thrust bearing and the cover ·

Řešením podle vynálezu se dosahuje vyššího účinku v tom, že pomocí pouze jediného snímače síly, bez nároků na rozměrové úpravy tělesa axiálního ložiska a délky rotoru, je možno v reálných provozních podmínkách provádět měření axiální síly, a to u kteréhokoliv vytypovaného stroje. Bez úprav je tak zaručena menší stavební délka stroje, čímž nedojde ke zkreslení dynamic ké stability rotoru, zvýšení průhybu a zvětšení spotřeby materiálu. Rovněž je zaručena větší přesnost měření, poněvadž snímač síly není umístěn v prostoru tlakového oleje s neho*» mogenním rozložením teplotního pole. Tím se také zvýší životnost snímače síly při menších nárocích na ochranu tenzometrických měi^ných systémů. Všechny popisované účinky mají za následek snížení výrobní, materiálové a tím i finanční náročnosti měření.The solution according to the invention achieves a higher effect in that, with the aid of only a single force sensor, without the need for dimensional modifications of the axial bearing body and rotor length, it is possible to measure the axial force in real operating conditions on any selected machine. Without modifications, a shorter machine construction length is thus guaranteed, which does not distort the dynamic stability of the rotor, increase deflection and increase material consumption. Greater measurement accuracy is also guaranteed, since the force sensor is not located in a pressure oil space with a homogeneous distribution of the temperature field. This also increases the life of the force transducer with less demands on the protection of strain gauge measuring systems. All the described effects result in a reduction of production, material and thus financial demands of measurement.

Konkrétní případ provedení podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkrese, zobrazujícím Částečný osový řez axiálním uzlem stroje.A specific case of an embodiment according to the invention is schematically illustrated in the attached drawing, showing a partial axial section of the axial node of the machine.

Podle vynálezu je axiální uzel stroje tvořen tělesem 1_, v němž je pomocí axiálního ložiska 2 uchycena hřídel například rotoi’U čerpadla. Hřídelový kroužek 21 axiálního ložiska 2 je na hřídeli 2 uchycen pomocí dvou rozpěrek £, kteiré jsou axiálně ustaveny jednak směrem k volnému konci hřídele·^ maticí £ a jednak směrem ke stroji pomocí opěrného kruhu 6 a rozpěmého válce X k osazení 31 hřídele £· Vnitřní tělesový kroužek 22 axiálního ložiska 2 je k tělesu 1 uchycen pomocí pouzdra 8, které je pro tento účel opatřeno vnitřním nákružkem 81 a na vnějším čele 82 přírubou 83. 0 vnější tělesový kroužek 23 axiálního ložiska 2 je opřena vložka 9, jejíž poloha je zajištěna víkem 10, které je přišroubováno k vnějšímu čelu 82 pouzdra 8. Mezi přírubu 83 pouzdra 8 a těleso 1 je pak upevněn, například oboustranně přišroubován, snímač 11 síly, opatřený krytem 12.According to the invention, the axial unit of the machine is formed by a body 7 in which a shaft of, for example, a pump rotor is mounted by means of an axial bearing 2. The shaft ring 21 of the thrust bearing 2 is fastened to the shaft 2 by means of two spacers 6, which are axially arranged on the one hand towards the free end of the shaft. the body ring 22 of the thrust bearing 2 is attached to the body 1 by means of a housing 8, which is provided for this purpose with an inner collar 81 and a flange 83 on the outer face 82. The outer body ring 23 of the thrust bearing 2 is supported by an insert 9, the position of which is secured by a lid 10, which is screwed to the outer face 82 of the housing 8. Between the flange 83 of the housing 8 and the body 1, a force sensor 11 provided with a cover 12 is then fastened, for example screwed on both sides.

Při působení axiální síly směrem k víku 10 se hřídel % osazením 31 opírá o rozpěrný válec 2, který přenáší působící sílu prostřednictvím opěrného kruhu 6 a přilehlé rozpěrky £ na hřídelový kroužek 21 axiálního ložiska 2. Síla se dále přenáší přes vnější tělesový kroužek 23 a vložku £ na víko 10 pevně spojené s pouzdrem 8, které je připevněno ke snímači 11 síly a namáhá jej tedy tahem. Signál neznázorněného tenzometrického systému je úměrný velikosti zatížení.When an axial force is applied towards the cover 10, the shaft% rests with the shoulder 31 on a spacer cylinder 2, which transmits the applied force via the support ring 6 and the adjacent spacer 6 to the shaft ring 21 of the axial bearing 2. The force is further transmitted via the outer body ring 23 and the insert. £ on the lid 10 firmly connected to the housing 8, which is fixed to the force sensor 11 and thus stresses it by pulling. The signal of a strain gauge (not shown) is proportional to the magnitude of the load.

Při působení axiální síly v opačném směru se tato přenáší z hřídele 2 maticí 2 přes přilehlou rozpěrku £ na hřídelový kroužek 21 axiálního ložiska 2 a přes vnitřní tělesový kroužek 22 na vnitřní nákružek 81 pouzdra ^e. Pouzdro 8 pak svou příru»·When an axial force is applied in the opposite direction, it is transmitted from the shaft 2 by the nut 2 via the adjacent spacer 6 to the shaft ring 21 of the thrust bearing 2 and via the inner body ring 22 to the inner collar 81 of the housing ^e . Case 8 then its manual »·

- 3 267 218 bou 83 namáhá snímač 11 síly tlakem, který způsobuje jeho deformaci opačného znaménka než v případě působení tahové síly.- 3 267 218 bou 83 applies the force sensor 11 with a pressure which causes its deformation to be of the opposite sign than in the case of the action of a tensile force.

Popstuié provedení není Jediným možným řešením podle vynálezu, ale poloha a fixace axiálního ložiska 2 jak k hřídeli 2» tak k pouzdru 8 může být zajištěna pomocí libovolných elementů, musí být ale zajištěn přenos síly z hřídele na pouzdro 8 a tím i snímač 11 síly přes axiální ložisko 2 v obou směrech. Žešení lze využít i pro měření axiálních sil i u zařízení bez rotujících hřídelí například u táhel, kdy odpadne axiální ložisko 2 a táhlo lze pevně spojit s pouzdrem 8 nebo táhlo může být tvořeno přímo pouzdrem 8. Rovněž snímače 11 síly mohou být různého provedení, ale musí být zatíŽitelnjé v obou směrech a musí jít připevnit k tělesu lak pouzdru 8.The present embodiment is not the only possible solution according to the invention, but the position and fixation of the axial bearing 2 to both the shaft 2 and the housing 8 can be ensured by any elements, but the transmission of force from the shaft to the housing 8 and thus the force sensor 11 via thrust bearing 2 in both directions. The solution can also be used for measuring axial forces even in devices without rotating shafts, for example in rods where the axial bearing 2 falls off and the rod can be firmly connected to the housing 8 or the rod can be formed directly by the housing 8. Force sensors 11 can also be of various designs, be load-bearing in both directions and must be attached to the body of the lacquer of the housing 8.

Zařízení podle vynálezu lze s výhodou použít při měření axiální síly u všech rotačních strojů s obdobným konstrukčním uspořádáním axiálního uzlu, pro měření axiální síly nerotujících táhel a ve vertikálním uspořádání pro zjištování hmotnosti různých těles.The device according to the invention can be advantageously used for measuring the axial force of all rotary machines with a similar axial node design, for measuring the axial force of non-rotating rods and in a vertical arrangement for determining the weight of different bodies.

Claims

BACKGROUND OF THE INVENTION

Device for measuring axial force, in particular pump rotors, where in the axial node an axial bearing is mounted on the shaft inside the housing provided with a cover so as to be secured against axial displacement in both directions, characterized in that between the axial bearing (2) and the body ( 1) a housing (8) is inserted, shaped so that on one side it rests on the inner body ring (22) of the axial bearing (2) and on the other side it is attached to the cover (10) by an outer face (82) and provided with a flange (83). ), between which and the body (1) is mounted outside the housing (8) a force sensor (11), while an insert (9) is supported between the outer body ring (23) of the thrust bearing (2) and the cover (10). ) ·