DE1066374B

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Publication number: DE1066374B
Application number: DENDAT1066374D
Authority: DE
Publication date: 1959-10-01

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Kräften, insbesondere zur Bestimmung der von Antriebsmechanismen von Wasser- oder Luftfahrzeugen auf diese ausgeübten Vor- oder Rücktriebkraft. The invention relates to a device for measuring forces, in particular for determining the propulsion or reverse propulsion force exerted on them by the propulsion mechanisms of watercraft or aircraft.

Dk bisher für den angegebenen Zweck verwendeten Einrichtungen, wie hydraulische Druckmeßdosen, Dehnungsmeßstreifen, piezoelektrische, magnetoelektrische Geber ebenso wie optisch oder photoelektrisch arbeitende Einrichtungen, litten unter dem Mangel eines erheblichen Platzbedarfs und lieferten wegen der meist bei ihrer Anwendung nicht zu umgehenden Notwendigkeit, eine erhebliche Anzahl zusammenwirkender Geberelemente zu benutzen, deren Gesamtmeßgenauigkeit durch örtlich und montagebedingt unterschiedliche Störeinflüsse beeinträchtigt wurde, in der Regel nur Meßergebnisse von unzureichender Genauigkeit. Dk devices previously used for the specified purpose, such as hydraulic pressure cells, Strain gauges, piezoelectric, magnetoelectric sensors as well as optical or photoelectric working facilities, suffered from the lack of considerable space requirements and delivered because of the usually in their application not immediately necessary, a significant number of cooperating To use encoder elements whose overall measuring accuracy is different due to location and installation Interfering influences was affected, usually only measurement results of insufficient accuracy.

Diese Mängel der bekannten Einrichtungen sind um so schwerwiegender, als die hohen Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit beispielsweise von Antriebsmechanismen für Wasser- und Luftfahrzeuge sehr genaue Messungen der Vor- oder Rücktriebskräfte erfordern, die von solchen Antriebsmechanismen bei den verschiedensten Betriebszuständen auf die von ihnen angetriebenen Wasser- oder Luftfahrzeuge ausgeübt werden. Dabei sind aber gleichzeitig die räumlichen Unterbringungsmöglichkeiten für lediglich Meß- oder Steuerungszwecken dienende Einrichtungen sehr beschränkt. Namentlich ist der insbesondere zur Vermeidung von Deformationen und Schwingungserscheinungen bei der mechanisch einwandfreien Gestaltung der zur Übertragung dieser Kräfte dienenden Bauteile erforderliche Raumbedarf ohnehin schon so groß, daß beispiels\veise die Vergrößerung der Baulänge des Schublagers einer Schiffsantriebswelle durch die Zwischenschaltung von hydraulischen Meßdosen zwischen Wellenflansch und Stützlagerflächen untragbar wird.These shortcomings of the known devices are all the more serious as the high requirements to the economic viability of propulsion mechanisms for watercraft and aircraft, for example require accurate measurements of the forward or reverse forces exerted by such drive mechanisms the various operating states on the watercraft or aircraft they drive be exercised. At the same time, however, the spatial accommodation options are for only Devices serving measuring or control purposes are very limited. Namely that is particular to avoid deformation and vibration phenomena in the mechanically flawless Design of the components used to transmit these forces already require space so large that, for example, the length of the thrust bearing of a ship's drive shaft is increased by interposing hydraulic load cells between the shaft flange and the support bearing surfaces becomes intolerable.

Auf der anderen Seite machen die hohen Wettbewerbsansprüche, die heute beispielsweise an die AVirtschaftlichkeit von Schiffsantrieben gestellt werden, eine sehr genaue laufende Überwachung insbesondere der von dem Antriebsmechanismus bei den verschiedensten Betriebsbedingungen erzeugten Vortriebskraft unumgänglich notwendig, zumal man auch für die Beurteilung von Schiffsmanövern neuerdings dazu übergehen muß. nicht die Antriebsdrehzahl, sondern den Schraubenschub zugrunde zu legen.On the other hand, make the high competitive demands that today, for example, on the A cost-effectiveness of ship propulsion systems, in particular very precise ongoing monitoring the propulsive force generated by the drive mechanism under a wide variety of operating conditions inevitably necessary, especially since it has recently been used to assess ship maneuvers must go over to it. not the drive speed, but the screw thrust.

Es ist bereits bekannt, bei Druckmeßdosen für Grubenstempel Ringfedern zu verwenden, an deren Außen- und Innenringen Dehnungsmeßstreifen angebracht waren. Durch Anschluß dieser Meßstreifen an entsprechende elektrische Anzeigegeräte konnte man Vorrichtung zum Messen von Kräf tenIt is already known to use ring springs in pressure cells for pit punches, at their Outer and inner rings strain gauges were attached. By connecting these measuring strips to Corresponding electrical display devices could be a device for measuring forces

Anmelder:Applicant:

Dr.-Ing. Erwin Metzmeier,
Berlin-Wilmersdorf, Sodener Str. 24Dr.-Ing. Erwin Metzmeier,
Berlin-Wilmersdorf, Sodener Str. 24

Dr.-Ing. Erwin Metzmeier, Berlin-Wilmersdorf,
ist als Erfinder genannt worden
— — Dr.-Ing. Erwin Metzmeier, Berlin-Wilmersdorf,
has been named as the inventor
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auf diese Weise die in den Grubenstempeln auftretenden Kräfte messen. Ferner sind Dehnungsmeßelemente bekannt, bei denen ein kreisplattenförmiger, unter Einwirkung von Verschiebungskräften sich biegender Körper beiderseitig mit senkrecht zur Plattenebene stehenden Dehnrändern versehen ist, dessen Umfange sich infolge von Plattenbiegungen vergrößern bzw. verkleinern und welche mit Widerstandsmaterial versehen sind, dessen Widerstand sich mit der Formänderung der Dehnränder ändert.in this way measure the forces occurring in the pit punches. There are also strain gauges known in which a circular plate-shaped, bending under the action of displacement forces Body is provided on both sides with expansion edges perpendicular to the plane of the plate, the circumference of which enlarge or reduce as a result of plate bending and which are provided with resistance material whose resistance changes with the change in shape of the expansion edges.

D ie vorerwähnten bekannten Druckmeßdosen sind aber zur Messung von Kräften nicht in allen Fällen geeignet. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich dann, wenn die kraftübertragenden Teile beispielsweise mit den Antriebsmechanismen von Wasseroder Luftfahrzeugen verbunden sind. Bei diesen besteht die Notwendigkeit, die von den Antriebsmechanismen auf die Fahrzeuge ausgeübten Vor- oder Rücktriebskräfte zu messen, ohne daß die Meßvorrichtung in nennenswertem Ausmaß Platz beanspruchen darf. Ferner muß eine solche Meßvorrichtung auch dazu geeignet sein, verhältnismäßig starke und schnell aufeinanderfolgende Veränderungen der zu messenden Kräfte zu erfassen, ohne daß andererseits das kraftübertragende Bauteil Kippbeanspruchungen ausgesetzt sein darf, die das Meßergebnis verfälschen und die Betriebssicherheit der Vorrichtung in Frage stellen.The above-mentioned known pressure cells are, however, not suitable for measuring forces in all cases suitable. Particular difficulties arise when the force-transmitting parts, for example are connected to the propulsion mechanisms of watercraft or aircraft. In these there is the need to adjust the fore or Measure back forces without the measuring device taking up any significant amount of space allowed. Furthermore, such a measuring device must also be suitable for relatively strong and to detect rapidly successive changes in the forces to be measured, without on the other hand the force-transmitting component may be exposed to tilting loads that falsify the measurement result and question the operational safety of the device.

Durcli die Erfindung wird eine Vorrichtung zum Messen von Kräften angegeben, die diesen Bedingungen Rechnung trägt. Sie nimmt in Richtung der y.u messenden Kraft nahezu überhaupt keinen Platz für ihre Unterbringung ein, erlaubt die Durchführung auch stark dynamischer Messungen und verhindert das Auftreten von Kippbeanspruchungen der kraftübertragenden Bauteile. Diese Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß insbesondere zurThe invention provides a device for measuring forces which takes these conditions into account. It takes up almost no space at all for its accommodation in the direction of the yu measuring force, allows the implementation of highly dynamic measurements and prevents the occurrence of tilting loads on the force-transmitting components. These advantages are achieved according to the invention in that in particular for

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Durchführung dynamischer Messungen zwei Ringfedern vorgesehen sind, von denen die eine von außen, die andere von innen auf an dem kraftübertragenden Teil außen bzw. innen angebrachte Kegel-oder Kugelflachen wirkt.Performing dynamic measurements two ring springs are provided, one of which is from the outside, the other from the inside on conical or spherical surfaces attached to the outside or inside of the force-transmitting part works.

Auf diese Weise gelingt gemäß der Erfindung die Schaffung einer Vorrichtung zum Messen von Kräften, die bei geringstem Raumbedarf die Erzielung sehr hoher Meßgenauigkeiten ermöglicht und infolgedessen besonders zum Einbau in die Antriebsmechanismen von Wasser- und Luftfahrzeugen geeignet ist.In this way, according to the invention, it is possible to create a device for measuring forces, which enables very high measuring accuracies to be achieved with minimal space requirements, and consequently is particularly suitable for installation in the drive mechanisms of watercraft and aircraft.

In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die Erfindung verwirklichen, wenn dabei das Federelement als vorzugsweise mit mindestens einer Kegelfläche zur Aufnahme der zu messenden Kraft versehene Ringfeder ausgebildet ist.The invention can be implemented in a particularly advantageous manner if the spring element as preferably provided with at least one conical surface for absorbing the force to be measured Ring spring is formed.

Es kann in gewissen Fällen erfindungsgemäß auch vorteilhaft sein, das Federelement als vorzugsweise mit mindestens einer Kegelfläche zur Aufnahme der zu messenden Kraft versehene Tellerfeder auszubilden.According to the invention, it can also be advantageous in certain cases to use the spring element as preferred to form plate springs provided with at least one conical surface for absorbing the force to be measured.

Wenn die Vorrichtung zum Einbau in Drucklager mit einer Mehrzahl von auf ihrem Umfang angeordneten Druckbacken (Michell-Lager) bestimmt ist. kann die Vorrichtung erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet werden, daß kegelige Flächen an der Außen und/oder Innenseite des Segmenthalters vorgesehen sind, die sich an den kegeligen Innen- und/ oder Außenflächen der sie umgebenden und/oder von ihr umschlossenen Ring- oder Tellerfeder abstützen.When the device for installation in thrust bearings with a plurality of arranged on its circumference Druckbacken (Michell-Lager) is intended. can the device according to the invention in the way be designed that conical surfaces are provided on the outside and / or inside of the segment holder are located on the conical inner and / or outer surfaces of the surrounding and / or of Support your enclosed ring or plate spring.

Um die Deformation des ringförmigen Federdementes in einfacher Weise meßbar zu machen, kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet werden, daß die Ring- oder Tellerfeder auf ihrem Umfang mit einer oder mehreren Windungen eines isolierten oder isoliert auf ihr angebrachten elektrischen Leiters versehen ist, dessen elektrischer Widerstand unter dem Einfluß einer mechanischen Deformation in an sich bekannter Weise meßbare Veränderungen erfährt.In order to make the deformation of the annular spring element measurable in a simple manner, can the device according to the invention can be designed in such a way that the ring or plate spring on its circumference with one or more turns of an insulated or insulated one attached to it electrical conductor is provided, the electrical resistance of which is under the influence of a mechanical Deformation undergoes measurable changes in a manner known per se.

Bei dieser Ausbildung der Vorrichtung kann eine besonders große Empfindlichkeit des Meßvorganges erfindungsgemäß dadurch erzielt werden, daß der auf dem Umfang des ringförmigen Federelementes angebrachte Meßdraht in an sich bekannter Weise mäanderförmig ausgebildet ist. *5 In this embodiment of the device, a particularly high sensitivity of the measuring process can be achieved according to the invention in that the measuring wire attached to the circumference of the annular spring element is meander-shaped in a manner known per se. * 5

Zur Erzielung eines besonders wirtschaftlichen oder wirkungsvollen Antriebes von propellerbetriebenen Wasser- oder Luftfahrzeugen kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet werden, daß sie als Geber in eine selbsttätige Verstellpropellereinrichtung zur Aufrechterhaltung des für jeden Betriebszustand des Antriebsmechanismus jeweils optimalen Anstellwinkels eingebaut wird.To achieve a particularly economical or effective drive from propeller-operated For watercraft or aircraft, the device according to the invention can be designed in such a way that that they act as a donor in an automatic controllable pitch propeller device to maintain the for each operating state of the drive mechanism is installed in the optimum angle of attack.

Um bei Kraftübertragungseinrichtungen, bei denen unterschiedliche, namentlich von der der Umgebung abweichende Temperaturen auftreten, eine durch Temperatureinflüsse nicht beeinträchtigte Meßgenauigkeit zu erzielen, kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet werden, daß ein unbelasteter Ring oder eine Scheibe von gleichem Werkstoff wie das zur Messung dienende Federelement vorgesehen ist, der den gleichen Temperaturverhältnissen wie das letztereausgesetzt ist und in an sich bekannter Weise zur Kompensation des Einflusses der Temperatur des zur Messung dienenden Federelementes auf das Meßergebnis dient.To with power transmission devices, which are different, namely from the environment different temperatures occur, measurement accuracy not impaired by temperature influences To achieve, the device according to the invention can be designed in such a way that an unloaded Ring or disk made of the same material as the spring element used for measurement is provided which is exposed to the same temperature conditions as the latter and is known per se Way to compensate for the influence of the temperature of the spring element used for measurement the measurement result is used.

Namentlich in den Fällen, in denen es erwünscht ist, bei der Durchführung dynamischer Messungen das Meßergebnis unbeeinflußt durch zwischen dem Meßring und dem kraftübertragenden Teil auftretendeEspecially in those cases in which it is desired, when dynamic measurements are carried out, the measurement result is unaffected by those occurring between the measuring ring and the force-transmitting part

Reibungskräfte zu lassen, kann die Vorrichtung erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet werden, daß zur Vermeidung der Reibung zwischen dem kraftübertragenden Teil und dem Federelement das eine dieser beiden Teile z. B. durch einen an sich bekannten magnetostriktiven Erreger zu elastischen Schwingungen in Richtung senkrecht zur Kraftübertragungsfläche angeregt wird. To leave frictional forces, the device can be designed according to the invention in such a way that to avoid friction between the force-transmitting part and the spring element is one thing these two parts z. B. by a known magnetostrictive exciter to elastic vibrations is excited in the direction perpendicular to the force transmission surface.

Die Durchführung von dynamischen Messungen, bei denen die Meßkraft ihre Richtung wechselt, wird erfindungsgemäß dadurch erleichtert, daß zwei ringförmige Federelemente, vorzugsweise Ringfedern, vorgesehen sind, von denen das eine von außen, das andere von innen auf an dem kraftübertragenden Teil außen bzw. innen angebrachte Kegel- oder Kugelflächen wirkt.The implementation of dynamic measurements, in which the measuring force changes direction, is according to the invention facilitated by the fact that two ring-shaped spring elements, preferably ring springs, are provided, one of which from the outside, the other from the inside on the power-transmitting part conical or spherical surfaces attached outside or inside acts.

Die Meßgenauigkeit, die mit der Vorrichtung erzielbar ist, wird namentlich für die Durchführung dynamischer Messungen mit wechselnder Kraftrichtung besonders günstig, wenn die Vorrichtung erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet wird, daß nur ein ringförmiges Federelement vorhanden ist, das unter Vorspannung mit der an dem kraftübertragenden Teil angebrachten kegeligen oder kugeligen Fläche in Berührung steht.The measurement accuracy that can be achieved with the device is specifically required for the implementation dynamic measurements with changing direction of force particularly favorable if the device according to the invention is designed in such a way that only an annular spring element is present, the under pretension with the conical or spherical surface attached to the force-transmitting part is in contact.

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigtIn the drawing, the invention is illustrated in two exemplary embodiments. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Schublager für eine Schiffsantriebswelle,1 shows a longitudinal section through a thrust bearing for a ship drive shaft,

Fig. 2 einen Schnitt nach der LinieII-II in Fig. 1,Fig. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 die Anordnung der Meßdrähte auf den an dem Segmenthalter anliegenden Ringfedern,3 shows the arrangement of the measuring wires on the ring springs resting on the segment holder,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Trag- und Drucklager für eine Turbine mit beiderseitiger Druckaufnahme, 4 shows a longitudinal section through a support and thrust bearing for a turbine with pressure absorption on both sides,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4,Fig. 5 is a section along the line V-V in Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt durch die mit einer Temperaturkompensationseinrichtung versehene Vorrichtung nach der Erfindung,6 shows a section through the device provided with a temperature compensation device according to the invention,

Fig. 7 einen Schnitt durch die mit einer anderen Ausführungsform der Temperaturkompensationsvorrichtung versehene Vorrichtung nach der Erfindung,7 shows a section through that with another embodiment of the temperature compensation device provided device according to the invention,

Fig. 8 einen Schnitt durch die mit einer reibungsvermindernden Einrichtung versehene Vorrichtung nach der Erfindung,8 shows a section through the device provided with a friction-reducing device according to the invention,

Fig. 9 einen Schnitt durch die mit einer anderen Ausführungsform der reibungsvermindernden Einrichtung versehene Vorrichtung nach der Erfindung,9 shows a section through that with another embodiment of the friction-reducing device provided device according to the invention,

Fig. 10 einen Ausschnitt aus der mit einer reibungsvermindernden Einrichtung, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, versehenen Vorrichtung nach der Erfindung in Ansicht,FIG. 10 shows a detail from the one with a friction-reducing device as shown in FIG is provided device according to the invention in view,

Fig. 11 eine Gesamtansicht der mit einer reibungsvermindernden Einrichtung, wie sie in Fig. 9 und 10 dargestellt ist, versehenen Vorrichtung nach der Erfindung. 11 shows an overall view of the device with a friction-reducing device as shown in FIGS. 9 and 10 is shown provided device according to the invention.

Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiel bezeichnet 1 das Lagergehäuse eines an sich bekannten, hauptsächlich für Schiffsantriebe Verwendung findenden Einscheibendrucklagers, bei dem eine aus einem Stück hergestellte Welle 2 in der Mitte des Lagers mit einem Schubflansch 3 versehen ist. Der Schubflansch läuft nach beiden Richtungen auf lösen Druckbacken 4 (Michell-Druckklötze), die an den beiden Seiten des Schubflansches anliegen und an der Drehung der AVelle nicht teilnehmen. Die segmentartigen Druckbacken 4 werden von Segmenthaltern 5 getragen, die sich mit kegelig verlaufenden Außen- und Innenflächen an zwei Ringfedern 6. 6' abstützen, wobei der von diesen ausgeübte axiale Druck an dieIn the example shown in FIGS. 1 and 2, 1 designates the bearing housing of a known single-disc thrust bearing, mainly used for marine propulsion, in which a shaft 2 made of one piece is provided with a thrust flange 3 in the center of the bearing. The push flange opens in both directions. Loosen pressure jaws 4 (Michell pressure blocks), which are in contact with both sides of the push flange and do not take part in the rotation of the A-cell. The segment-like pressure jaws 4 are carried by segment holders 5 , which are supported with conical outer and inner surfaces on two annular springs 6, 6 ', the axial pressure exerted by these being applied to the

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Lagerschalen 7 des Drucklagergehäuses übertragen wird.Bearing shells 7 of the thrust bearing housing is transferred.

Die Ringfeder 6 wird durch die Schubkraft in radialer Richtung aufgeweitet, während die an der inneren Fläche der Segmenthalter anliegende Ringfeder 6' zusammengedrückt wird. Die äußere Ringfeder kann ungeteilt hergestellt werden, da ihr Durchmesser eine solche Größe aufweist, daß sie über die in der Zeichnung nicht dargestellten Kupplungsflanscbe gestreift werden kann. Der innere Ring kann ohne Beeinträchtigung seiner Wirkung geteilt sein.The ring spring 6 is expanded in the radial direction by the thrust force, while the ring spring 6 ' resting on the inner surface of the segment holder is compressed. The outer ring spring can be produced in one piece, since its diameter is of such a size that it can be slipped over the coupling flange, not shown in the drawing. The inner ring can be divided without impairing its effectiveness.

Auf dem Umfang der beiden Ringfedern 6, 6' isoliert in mehreren Windungen aufliegende elektrische Leiter 8, 8', deren elektrischer Widerstand unter dem Einfluß der auf sie wirkenden mechanischen Deformation meßbare Veränderungen erfährt, stehen mit einem außerhalb des Schublagers untergebrachten Meßgerät 9 in Verbindung (Fig. 3).On the circumference of the two ring springs 6, 6 ' , electrical conductors 8, 8' which are insulated in several turns and whose electrical resistance undergoes measurable changes under the influence of the mechanical deformation acting on them, are connected to a measuring device 9 housed outside the thrust bearing ( Fig. 3).

An Stelle von Widerstandsmeßdrähten, wie in der Zeichnung dargestellt, können auch Dehnungsmeßstreifen zur Anwendung kommen. Sowohl die Meßdrähte 8, 8', die in bekannter Weise mäanderförmig ausgebildet sein können, als auch die Dehnungsmeßstreifen müssen in an sich bekannter Weise, z. B. durch Aufkleben, so mit der Oberfläche des Meßringes 6, 6' verbunden sein, daß sie die gleichen Deformationen wie diese erfahren.Instead of resistance measuring wires, as shown in the drawing, strain gauges can also be used. Both the measuring wires 8, 8 ', which can be designed in a known manner in a meandering manner, and the strain gauges must be in a known manner, for. B. by gluing, so connected to the surface of the measuring ring 6, 6 ' that they experience the same deformations as this.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Trag- und Drucklager für eine Dampfturbine sind auf der Welle 10 an den beiden Stirnenden des Lagerkörpers 11 angrenzende Schubflansche 12, 12' befestigt, die auf den lose in einer kreisförmigen Aussparung 13, 13' gelagerten Druckbacken 4 aufliegen. Der von den Flanschen 12, 12' ausgeübte Schub wird über die Druckbacken 4 auf den Segmenthalter 5 übertragen, der sich mit seinen kegelförmigen Flächen gegen die zwei am Lagerkörper 11 anliegenden Ringfedern 6, 6' abstützt.In the case of the support and thrust bearing for a steam turbine shown in FIG. 4, adjoining thrust flanges 12, 12 'are attached to the shaft 10 at the two ends of the bearing body 11 and rest on the pressure jaws 4 loosely mounted in a circular recess 13, 13' . The thrust exerted by the flanges 12, 12 ' is transmitted via the pressure jaws 4 to the segment holder 5 , which is supported with its conical surfaces against the two annular springs 6, 6' resting on the bearing body 11 .

Die Anordnung der Meßdrähte oder Meßstreifen auf den Ringfedern ist die gleiche wie im vorhergehenden Beispiel.The arrangement of the measuring wires or measuring strips on the ring springs is the same as in the previous one Example.

Das beispielsweise durch das Meßgerät 9 (Fig. 3) ermittelte Meßergebnis kann erfindungsgemäß von auf die Meßdrähte 8, 8' wirkenden Temperatureinflüssen dadurch unabhängig gemacht werden, daß eine Kompensationseinrichtung vorgesehen wird. Diese besteht z.B. aus einem Ring 14, der in der Nähe des Meßringes 6 bzw. 6' angebracht ist und vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff wie die Meßringe besteht sowie annähernd den gleichen Temperaturen unterworfen ist wie die Meßringe. Dieser Ring 14 ist so angeordnet, daß er durch die Meßkraft nicht deformiert wird und daß seine Wärmeausdehnung nicht behindert ist. Zu diesem Zweck kann er beispielsweise in· einer Nut 15 auf der Innenseite des Flansches 16 im Innern des Meßringes 8 und konzentrisch zu diesem angeordnet werden, wobei die Breite der Nut 15 größer ist als die Breite des Kompensationsringes 14 einschließlich der auf ihm befestigten Meßdrähte 17, 17'. Die letzteren stehen in an sich bekannter Weise mit dem Meßgerät9 ebenfalls in Verbindung und sind so geschaltet, daß die Temperaturänderungen des Meß ringes 8 bzw. 8' durch die entsprechenden Widerstandsänderungen der Meßdrähtc 17, 17' kompensiert werden. Um möglichst gleiche Temperaturen vom Meßring 8, 8' und Kompensationsring 14 zu gewährleisten, kann der ringförmige Segmenthalter 5 zwischen den einzelnen Stützsegmenten 4 mit Bohrungen 18 versehen sein, die axial gerichtet sind und eine Verbindung zwischen dem Raum, der den Meßring ^_8 umgibt, und dem Tnnenraum 19, in dem der Kompen-The measurement result determined, for example, by the measuring device 9 (FIG. 3) can, according to the invention, be made independent of the temperature influences acting on the measuring wires 8, 8 'by providing a compensation device. This consists, for example, of a ring 14 which is attached in the vicinity of the measuring ring 6 or 6 ' and preferably consists of the same material as the measuring rings and is subjected to approximately the same temperatures as the measuring rings. This ring 14 is arranged so that it is not deformed by the measuring force and that its thermal expansion is not hindered. For this purpose it can be arranged, for example, in a groove 15 on the inside of the flange 16 in the interior of the measuring ring 8 and concentric to it, the width of the groove 15 being greater than the width of the compensation ring 14 including the measuring wires 17 attached to it , 17 '. The latter are also connected in a manner known per se to the measuring device 9 and are connected so that the temperature changes in the measuring ring 8 or 8 ' are compensated for by the corresponding changes in resistance of the measuring wires 17, 17'. To same temperature as possible from the measuring ring 8, 8 'and compensating ring 14 to ensure the annular segment holder 5 may be provided between the individual supporting segments 4 with holes 18 which are directed axially, and a connection between the space surrounding the measuring ring ^_ 8 and the interior space 19, in which the compensation

sationsring 14 liegt, herstellen. Durch diese Verbindungsbohrungen 18 hat das das ganze Lager füllende Schmiermittel ausreichend Zutritt auch zu dem Kompensationsring 14. sationsring 14 is to produce. The lubricant filling the entire bearing also has sufficient access to the compensation ring 14 through these connecting bores 18.

Der Kompensationsring läßt sich, wie in Fig. 7 dargestellt, auch so ausbilden, daß er unmittelbar neben den Meßdrähten 8 auf dem Umfang des Meßringes 6 in einer dort angebrachten Nut 19 liegt, die so tief ist, daß der Kompensationsring 14 sich in radialer Richtung ungehindert unter der AVirkung der Wärme ausdehnen bzw. zusammenziehen kann. Diese Bauweise sichert die Erzielung des Kompensationseffektes in besonders wirkungsvoller Form.As shown in FIG. 7, the compensation ring can also be designed in such a way that it lies directly next to the measuring wires 8 on the circumference of the measuring ring 6 in a groove 19 made there which is so deep that the compensation ring 14 extends in the radial direction can expand or contract unhindered under the action of heat. This construction ensures that the compensation effect is achieved in a particularly effective way.

Bei der Durchführung von dynamischen Messungen, bei denen auch ein Wechsel der Richtung der die Vorrichtung beaufschlagenden Kraft auftreten kann, wird das Meßergebnis unter Umständen durch die Wirkung der zwischen dem Meßring und dem kraftübertragenden Teil auftretenden Reibungskräfte verfälscht. Zur Vermeidung solcher Störungen kann die Vorrichtung erfindungsgemäß mit Einrichtungen zur Reibungsverminderung ausgestattet werden. Als solche kommen beispielsweise magnetostriktiv oder elektromagnetisch bzw. elektrodynamisch wirkende Erreger von mechanischen Schwingungen, vorzugsweise höherer Frequenz, in Betracht. Solche Schwingungserreger können gemäß Fig. 8 symmetrisch auf dem Umfang des Meßringes 6 verteilt angeordnet sein. Sie bestehen dann zweckmäßigerweise z. B. aus U-förmigen Kernen 20, die vorzugsweise zur Verminderung der Wirbelstromverluste lamelliert ausgebildet sind und mit ihrem einen Schenkel 21 an dem Lager oder irgendeinem anderen ortsfesten Maschinenteil befestigt sind und sich mit ihrem anderen Schenkel 22, der die Erregerspule 23 trägt, gegen die freie Stirnfläche des Meßringes6 abstützen. Wenn den Spulen23 Wechselstrom, vorzugsweise von etwa 2000 bis 20000 Hz, zugeführt wird, übertragen die Kerne 20 mechanische Scfnvingungen dieser Frequenz in den Meßring, der demzufolge elastische Deformationen sehr geringer Amplitude und gleicher Frequenz erfährt. Diese führen zu einer Verminderung der Reibung zwischen der kegeligen Innenfläche des Meßringes 6 und der Kegelfläche an dem kraftübertragenden Teil. Die Reibung zwischen dem Meßring 6 und dem kraftübertragenden Teil wird hierdurch in einer für die Erzielung ausreichend genauer Meßergebnisse genügenden Weise vermindert.When performing dynamic measurements, in which the direction of the force acting on the device can also change, the measurement result may be falsified by the effect of the frictional forces occurring between the measuring ring and the force-transmitting part. In order to avoid such disturbances, the device can be equipped according to the invention with devices for reducing friction. As such, for example, magnetostrictive or electromagnetic or electrodynamically acting exciters of mechanical vibrations, preferably higher frequencies, come into consideration. Such vibration exciters can be distributed symmetrically on the circumference of the measuring ring 6 according to FIG. They are then expediently z. B. from U -shaped cores 20, which are preferably formed to reduce the eddy current losses laminated and with one leg 21 attached to the bearing or any other stationary machine part and with its other leg 22, which carries the excitation coil 23 , against the Support the free face of the measuring ring 6 . When alternating current, preferably from about 2000 to 20,000 Hz, is fed to the coils 23 , the cores 20 transmit mechanical vibrations of this frequency into the measuring ring, which consequently experiences elastic deformations of very low amplitude and the same frequency. These lead to a reduction in the friction between the conical inner surface of the measuring ring 6 and the conical surface on the force-transmitting part. The friction between the measuring ring 6 and the force-transmitting part is hereby reduced in a manner which is sufficient for obtaining sufficiently accurate measurement results.

Die reibungsvermindernde Einrichtung kann gemäß Fig. 9 bis 11 auch in der Weise ausgebildet werden, daß die Schwingungserreger symmetrisch über den L^Tmfang einer in dem Meßring 5 selbst angebrachten Nut 24 verteilt sind und aus sich in radialer Richtung erstreckenden, vorzugsweise lamellierten Kernen 25 bestehen, die sich mit ihren Stirnflächen an der äußeren und inneren Seitenwand der Nut 24 abstützen. Sie sind gegen seitliche Verschiebung gesichert, mit einer gewissen Vorspannung in die Nut 24 eingepaßt und tragen auf ihrem Umfang die Erregerspulen 23. Die Schwingungserreger 25, 23 lassen sich in solcher Anzahl auf den LTmfang der Nut verteilen, daß eine ausreichend starke Beaufschlagung des Innen- und Außenkegels des Meßringes 5 durch die Schwingungserreger erzielt wird, um die für die Erzielung ausreichend genauer Meßergebnisse, namentlich auch bei der Durchführung dynamischer Messungen, erforderliche Verringerung der Reibung zwischen den Meßringen und dem kraftübertragenden Teil zu erreichen.The friction-reducing device can also be designed according to FIGS. 9 to 11 in such a way that the vibration ^{exciters are symmetrically distributed over the L T} mfang of a groove 24 made in the measuring ring 5 itself and consist of preferably laminated cores 25 extending in the radial direction which are supported with their end faces on the outer and inner side walls of the groove 24 . They are secured against lateral displacement, fitted with a certain pretension in the groove 24 and bear on their periphery, the exciting coil 23. The vibration generator 25, 23 can be distributed in such a number to the LTmfang of the groove, that a sufficiently strong action on the inner and outer cone of the measuring ring 5 is achieved by the vibration exciter in order to achieve the reduction in the friction between the measuring rings and the force-transmitting part required to achieve sufficiently accurate measurement results, especially when performing dynamic measurements.

Die Erfindung läßt sich in den verschiedensten Ausführungsformen verwirklichen. Die vorstehend be-The invention can be implemented in the most varied of embodiments. The above

Claims

ϊ 066 wrote, the embodiments shown in the drawings are only examples of the design options of the invention. P Λ TESTAXSPiI ÜCHE:

1. A device for measuring forces, in particular for determining the forward or backward force exerted by the drive mechanisms of watercraft or aircraft using an annular spring with electrical expansion transducers attached to it on the outer or inner rings, characterized in that in particular for performing dynamic Measurements two ring springs (6, 6 ') are provided, of which one (6) acts from the outside, the other (6') from the inside on conical or spherical surfaces attached to the outside or inside of the force-transmitting part (4, 5) .

2. Apparatus according to claim 1, in particular for installation in thrust bearings with a plurality of Pressure jaws arranged on their circumference (Michell bearings), characterized by conical ones Surfaces on the outside and / or inside of the segment holder, which are attached to the conical inside and / or support outer surfaces of the annular spring surrounding and / or enclosed by it.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the annular spring on its Perimeter with one or more turns of an insulated or insulated attached to it as Strain transducer acting electrical conductor is provided.

4. Apparatus according to claim 3, characterized by known meander-shaped design of the measuring wire.

5. Apparatus according to claim 1 or one or more of the preceding claims, characterized through their installation as a transmitter in an automatic controllable pitch propeller device for maintenance the optimum angle of attack for each operating state of the drive mechanism.

6. Apparatus according to claim 1 or one or more of the preceding claims, characterized by an unloaded ring or a washer made of the same material as the for Measurement serving spring element, which or which the same temperature conditions as the latter is exposed and in a known manner to compensate for the influence of the temperature of the serves to measure the spring element on the measurement result.

7. The device according to claim 1 or one or more of the preceding claims, characterized characterized in that to reduce the friction between the force-transmitting part and the spring element one of these two parts z. B. by a known magnetostrictive Exciter to elastic vibrations in the direction perpendicular to the force transmission surface is stimulated.

8. The device according to claim 1, in particular for performing dynamic measurements of forces changing their direction, characterized in that only one annular spring element is present, which is attached to the force-transmitting part under pretension conical or spherical surface is in contact.

9. Apparatus according to claim 1 and 7, characterized in that the friction-reducing Means of a plurality of symmetrically around the circumference of the annular spring element distributed, magnetostrictive or electromagnetically effective, of the same size and of the same type Consists of pathogens that have a U-shaped, with one leg fixedly supported, with his other, the excitation coil carrying leg on the free face of the measuring ring have supporting, preferably laminated core.

Considered publications:
German Patent No. 193,396;
German utility model No. 1 683 170.

For this purpose 2 sheets of drawings