DE10841729T1 - Vorrichtung zum Messen der Belastung in einer Komponente - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Messen einer Spannung in einer Komponente, die umfasst: einen starren Rahmen; eine erste Kontaktanordnung, die am Rahmen angeordnet ist; eine zweite Kontaktanordnung, die an einem entgegengesetzten Ende des Rahmens angeordnet ist; einen Durchgang, der sich durch den Rahmen und entlang einer Achse erstreckt, die zu einer Längsachse im Wesentlichen parallel ist, wobei der Durchgang zwischen der ersten Kontaktanordnung und der zweiten Kontaktanordnung angeordnet ist, wobei ein innerer Steg zwischen dem Durchgang und einer inneren Oberfläche des Rahmens definiert ist und ein äußerer Steg zwischen einer äußeren Oberfläche des Rahmens und dem Durchgang definiert ist; und mindestens ein erstes Spannungserfassungselement, das entweder mit dem inneren Steg oder dem äußeren Steg in Kontakt steht.

Claims (35)

  1. Vorrichtung zum Messen einer Spannung in einer Komponente, die umfasst: einen starren Rahmen; eine erste Kontaktanordnung, die am Rahmen angeordnet ist; eine zweite Kontaktanordnung, die an einem entgegengesetzten Ende des Rahmens angeordnet ist; einen Durchgang, der sich durch den Rahmen und entlang einer Achse erstreckt, die zu einer Längsachse im Wesentlichen parallel ist, wobei der Durchgang zwischen der ersten Kontaktanordnung und der zweiten Kontaktanordnung angeordnet ist, wobei ein innerer Steg zwischen dem Durchgang und einer inneren Oberfläche des Rahmens definiert ist und ein äußerer Steg zwischen einer äußeren Oberfläche des Rahmens und dem Durchgang definiert ist; und mindestens ein erstes Spannungserfassungselement, das entweder mit dem inneren Steg oder dem äußeren Steg in Kontakt steht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein zweites Spannungserfassungselement umfasst, das mit dem Steg in Kontakt steht, der nicht mit dem ersten Spannungserfassungselement in Kontakt steht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Rahmen ein Paar von im Wesentlichen flachen und parallelen Seitenflächen aufweist, wobei sich alle Seitenoberflächen in einer Ebene erstrecken, die zur Längsachse ungefähr senkrecht ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Messachse der Spannungserfassungselemente entlang einer Achse liegt, die zur Längsachse senkrecht ist und zu einer Umfangsachse ungefähr parallel ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Durchgang im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Durchgang mindestens eine bogenförmige Ausrundung an jeder Ecke des Durchgangs aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Spannungserfassungselement eine diametrale Zugspannung der Komponente misst und das zweite Spannungserfassungselement eine diametrale Druckspannung der Komponente misst.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das zweite Spannungserfassungselement eine diametrale Zugspannung der Komponente misst und das erste Spannungserfassungselement eine diametrale Druckspannung der Komponente misst.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Rahmen ein bogenförmiger Rahmen ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Rahmen ein ”C”-förmiger Rahmen ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die einstellbare erste Kontaktanordnung und die zweite Kontaktanordnung jeweils ein ”V”-förmiges Kontaktelement umfassen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die einstellbare erste Kontaktanordnung eingestellt wird, um eine Spannung im Rahmen mit einem vorbestimmten Wert zu erzeugen.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Spannungserfassungselement an einer äußeren Oberfläche des inneren Steges oder einer inneren Oberfläche des inneren Steges angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Spannungserfassungselement an einer äußeren Oberfläche des äußeren Steges oder einer inneren Oberfläche des äußeren Steges angeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Kontaktanordnung und die zweite Kontaktanordnung zusammenwirken, um den Rahmen relativ zur Komponente auszurichten und den Rahmen an der Komponente zu befestigen.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste und das zweite Spannungserfassungselement eine Änderung des Durchmessers der Komponente messen.
  17. Vorrichtung zum Messen einer Spannung, die umfasst: einen Rahmen mit einer äußeren Oberfläche, einer inneren Oberfläche, die von der äußeren Oberfläche in einer radialen Richtung beabstandet ist, und einer planaren ersten Seitenfläche, die zu einer planaren zweiten Seitenfläche im Allgemeinen parallel ist und von dieser beabstandet ist; eine erste Stützanordnung, die zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche angeordnet ist, und eine zweite Stützanordnung, die zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche angeordnet ist, wobei die erste Stützanordnung und die zweite Stützanordnung an entgegengesetzten Enden des Rahmens ungefähr einander gegenüberliegen; einen Durchgang, der sich von der oberen Oberfläche zur unteren Oberfläche erstreckt und zwischen der inneren Oberfläche und der äußeren Oberfläche und zwischen der ersten Stützanordnung und der zweiten Stützanordnung angeordnet ist; einen ersten Steg, der durch den Durchgang und zwischen einer inneren Durchgangsoberfläche und der inneren Oberfläche des Rahmens hergestellt ist, und einen zweiten Steg, der durch den Durchgang und zwischen einer äußeren Durchgangsoberfläche und der äußeren Oberfläche des Rahmens hergestellt ist; und ein erstes Spannungserfassungselement, das am ersten Steg angeordnet ist, und ein zweites Spannungserfassungselement, das am zweiten Steg angeordnet ist, wobei das erste Spannungserfassungselement eine Zugspannung misst und das zweite Spannungserfassungselement eine Druckspannung misst.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die erste und die zweite Seitenfläche sich in jeweiligen Ebenen erstrecken, die zu einer Längsachse im Allgemeinen senkrecht sind.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Rahmen ein bogenförmiger Rahmen ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Vorrichtung eine diametrale Spannung in einer im Allgemeinen zylindrischen Komponente misst.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Vorrichtung eine Spannung in im Allgemeinen zylindrischen Komponenten mit einem Durchmesser im Bereich von 0,5 Inch bis 5 Inch misst.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der äußere Steg ferner durch eine Aussparung definiert ist, die sich von der äußeren Oberfläche zum äußeren Steg erstreckt.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Durchgang ein im Allgemeinen rechteckiger Durchgang ist.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei eine Empfindlichkeit des Durchgangs durch Optimieren von mindestens einem von einer Vielzahl von Parametern optimiert ist, die aus der Gruppe von Parametern ausgewählt sind, die besteht aus: einer Durchgangsbreite, einem Abstand von einer ersten Stegkontaktoberfläche zu oberen Ausrundungsradien, Ausrundungsradien, die an jeweiligen Ecken des Durchgangs angeordnet sind, einem Abstand von einer Mittellinie der Stützanordnungen zu einer Seitenwand des Durchgangs, und Kombinationen davon.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die erste Stützanordnung und die zweite Stützanordnung eine Spannung von einer Komponente auf den Rahmen übertragen.
  26. Verfahren zum Messen einer Last an einer zylindrischen Komponente, das umfasst: (a) Montieren von mindestens zwei Spannungserfassungselementen an der zylindrischen Komponente; (b) Aufbringen einer Last auf die zylindrische Komponente; (c) gleichzeitiges Erfassen einer im Wesentlichen reinen Zugspannung an einem ersten der Spannungserfassungselemente und einer im Wesentlichen reinen Druckspannung an einem zweiten der Spannungserfassungselemente in Reaktion auf eine diametrale Änderung der zylindrischen Komponente, wie durch die Last bewirkt; und (d) Umwandeln der erfassten Spannungen in einen Wert, der gleich der auf die Welle aufgebrachten Last ist.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei vor dem Schritt (a) die Spannungserfassungselemente an einem jeweiligen inneren Steg und einem äußeren Steg eines Rahmens befestigt werden.
  28. Verfahren nach Anspruch 27, das ferner den Schritt des Montierens des Rahmens an der zylindrischen Komponente umfasst.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, das ferner den Schritt des Messens einer Druckspannung am Spannungserfassungselement, das am äußeren Steg befestigt ist, und des Messens einer Zugspannung am Spannungserfassungselement, das am inneren Steg befestigt ist, umfasst.
  30. Vorrichtung zum Messen einer diametralen Änderung einer Welle, die durch eine axiale Belastung der Welle erzeugt wird, die umfasst: einen Körper, der einen ersten Montageabschnitt und einen zweiten Montageabschnitt definiert, die beabstandet und durch einen zentralen Körperabschnitt miteinander verbunden sind; einen ersten Klemmkopf, der am ersten Montageabschnitt montiert ist, zum Eingriff mit einer Welle; einen zweiten Klemmkopf, der am zweiten Montageabschnitt montiert ist, zum Eingriff mit einer Welle, und der vom ersten Klemmkopf beabstandet ist, wobei der erste Klemmkopf und der zweite Klemmkopf entlang einer gemeinsamen Mittellinie ausgerichtet und beabstandet sind, wobei die Mittellinie den zentralen Körperabschnitt nicht schneidet; einen Durchgang, der sich durch den zentralen Körperabschnitt und nahe entweder dem ersten Klemmkopf oder dem zweiten Klemmkopf erstreckt, wobei ein erster Steg zwischen dem Durchgang und einer inneren Oberfläche des Körpers definiert ist und ein zweiter Steg zwischen dem Durchgang und einer äußeren Oberfläche des Körpers definiert ist; ein erstes Spannungserfassungselement, das am ersten Steg befestigt ist; und ein zweites Spannungserfassungselement, das am zweiten Steg befestigt ist.
  31. Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei eine diametrale Spannung, die in einer Welle gemessen wird, an der die Vorrichtung montiert ist, in einen Wert umgewandelt wird, der eine Last in der Welle darstellt.
  32. Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei der erste Steg sich in einem Zugspannungszustand befindet und der zweite Steg sich in einem Druckspannungszustand befindet, wenn die Vorrichtung nicht installiert ist.
  33. Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei der erste Steg in einer ersten Ebene liegt und der zweite Steg in einer zweiten Ebene liegt, wobei die erste und die zweite Ebene im Allgemeinen zueinander parallel sind und im Allgemeinen zur gemeinsamen Mittellinie senkrecht sind.
  34. Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei jeder des ersten Steges und des zweiten Steges mit einer verdickten Leiste, die in den Durchgang vorsteht und sich durch den Körper erstreckt, und mit dünneren Stegwänden benachbart zu jeder Seite der Leiste ausgebildet ist.
  35. Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei der Durchgang innerhalb eines Abstandes von weniger als einem halben Inch von der gemeinsamen Mittellinie entfernt angeordnet ist.
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