DE1147054B

DE1147054B - Druckmessdose fuer Messeinrichtungen

Info

Publication number: DE1147054B
Application number: DEM49597A
Authority: DE
Inventors: Adrianus Verduin
Original assignee: Maatschappij Van Berkels Patent BV
Current assignee: Maatschappij Van Berkels Patent BV
Priority date: 1960-07-16
Filing date: 1961-07-07
Publication date: 1963-04-11

Description

Druckmeßdose für Meßeinrichtungen Die Erfindung betrifft eine Druckmeßdose für Me&, insbesondere Kraft- und Wiegemeßeinrichtungen, bestehend aus einem dünnwandigen, von der Zylinderform abweichenden Körper, der mit Meßelementen, wie z. B. Dehnungsmeßstreifen, zum Messen der Ausdehnung infolge axialer Belastung versehen ist.
Bei den bekannten Kraftmeßvorrichtungen dieser Art wird die Wandstärke des die Meßelemente tragenden Zylinderkörpers zu den Auflageflächen hin verändert, wobei in jeder Höhe in bezug auf einen gedachten konzentrischen Zylinder die außerhalb des Zylinders liegende Querschnittsfläche annähernd gleich derjenigen innerhalb des Zylinders ist.
Nun ist aber die Nichtlinearität durch die auftretende faßförmige Auswölbung nur ein Bruchteil der gesamten Nichtlinearität. Diese umfaßt auch die elektrische Nichtlinearität, welche unter anderen eine Folge der angewandten Brückenschaltung ist. Die bekannte Form gibt Anlaß zu einem zu niedrigen Ausgangssignal in Folge der niedrigen Spannungen an den dickwandigen Teilen, an denen die Dehnungsmeßstreifen angebracht sind, und ergibt zu hohe Spannungen an den dünnwandigeren Teilen, wodurch unerwünschte Knick- und elastische Deformationen auftreten können.
Bei einer Meßeinrichtung ist es auch bekannt, daß das Meßelement aus einem Stahlstab mit einem gußeisernen Kern besteht. Für das Kompensieren der Nichtlinearität wird das Prinzip benutzt, daß Stahl eine entgegengesetzte nichtlineare Charakteristik zeigt verglichen mit Gußeisen. Die Nachteile der Verwendung von Stäben statt Zylindern sind, daß ein geringerer Raum zur Verfügung steht für das Anbringen der Dehnungsmeßstreifen wie bei einem gleichartigen dünnwandigen Zylinderquerschnitt, daß eine kleinere Verformung und dadurch ein geringeres Ausgangssignal entsteht, daß eine ungenügend horizontale Starrheit und eine größere Empfindlichkeit für Exzentrizitäten der äußeren Belastung und höhere Biegespannungen auftreten und daß die Abweichungen aus der richtigen Lage der Dehnungsmeßstreifen einen relativ viel größeren Effekt haben. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß die mechanische Nichtlinearität eine Folge der Eigenschaften des Materials, der Form des Meßzylinders und der Eigenschaften der Dehnungsmeßstreifen ist. Dagegen wird die elektrische Nichtlinearität verursacht durch die Eigenschaften der angewandten Brückenschaltung und zum sehr kleinen Teil durch die Eigenschaften der Meßapparatur.
Zweck der Erfindung ist, diese Nichtlinearität zu kompensieren mit Hilfe einer ebenfalls von dem genauen Zylinder abweichenden Form für die Druckmeßdose, wobei die Nachteile der bekannten Konstruktion vermieden werden und die Möglichkeit besteht, die mechanische sowie auch die elektrische Nichtlinearität zu kompensieren.
Gemäß der Erfindung wird dies im wesentlichen dadurch erreicht, daß die vom Zylinder abweichende Form mit die Knickrichtung wechselnden Knickformen des Zylinders übereinstimmt. Infolge dieser Formabweichungen wird bei axialen Belastungen die Dehnung nichtlinear mit der zu messenden Größe zunehmen und bei der richtigen Knickform diese Nichtlinearität gleich und entgegengesetzt zur Nichtlinearität des genauen Zylinders sein. Die Formabweichungen von dem genauen Zylinder sind gering, so daß die Extraspannungen infolge des Knickens auch nur in geringem Maße auftreten. Die Wanddicke des Zylinders kann konstant sein oder die Innenseite des Körpers genau zylindrisch und der Außenmantel des Zylinders sinusförmig ausgebildet sein, derart, daß die Mittellinie der Oberfläche, welche bei Längsschnitt des Zylinders entsteht und durch den Innen- und Außenzylindermantel gebildet wird, gemäß der Knickform verläuft. Diese läßt sich mit der Elastizitätslehre berechnen und ist abhängig von der Belastung.
Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Teilansicht und einen Teilquerschnitt der schematisch dargestellten Druckmeßdose nach der Erfindung; Fig. 2 bis 4 zeigen graphische Darstellungen zur Erläuterung des durch Anwendung der Erfindung erzeugten Effektes.
Die Druckmeßdose gemäß der Erfindung besteht aus einem ungefähr zylindrischen Körper 1 mit z. B. einer sinusförmigen Wand 2 konstanter Dicke, wovon eventuell die Innenseite genau zylindrisch sein kann; die Mittellinie der Oberfläche, welche bei Längsschnitt des Zylinders entsteht und durch den Innen-und Außenzylindermantel gebildet wird, verläuft dann gemäß der berechneten Knickform.
Körper 1 ist abgeschlossen durch zwei dickere Endringe 3 und 4; auf dem Körper 1 sind die Dehnungsmeßstreifen 11 befestigt durch Kleben od. dgl.
Die zu messende Belastung ist angegeben durch Pfeil 6.
Fig. 2 stellt den Zusammenhang dar zwischen Ausgangssignal und Belastung, und zwar in Kurve 7 bei einem genauen Meßzylinder, wobei in der Praxis Nichtlinearität auftritt. Der Abstand 10 ist die Nichtlinearität bei halber Belastung.
Fig. 3 zeigt auch den Zusammenhang zwischen Ausgangssignal und Belastung; Kurve 8 zeigt aber den theoretisch auftretenden Zusammenhang für einen Zylinder mit Formabweichungen, berechnet für eine Knickform dieses Zylinders.
Die theoretisch bestimmte Kurve 8 ist also nur die Folge der Formabweichungen des Meßzylinders.
In Fig. 4 ist der lineare Zusammenhang (s. Linie 9) zwischen Ausgangssignal und Belastung dargestellt für eine Druckmeßdose gemäß der Erfindung.
Die Nichtlinearität, welche auftritt nach Kurve 7, kann also mit Hilfe der Nichtlinearität nach Kurve 8 kompensiert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Druckmeßdose für Meß-, insbesondere Kraftmeß- und Wiegeeinrichtungen, bestehend aus einem dünnwandigen, von der Zylinderform abweichenden Körper, der mit Meßelementen, wie z. B. Dehnungsmeßstreifen, zum Messen der Ausdehnung infolge axialer Belastung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Zylinder abweichende Form mit die Knickrichtung wechselnden Knickformen des Zylinders übereinstimmt.
2. Druckmeßdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des Zylinders konstant ist.
3. Druckmeßdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Körpers genau zylindrisch ist und der Außenmantel des Zylinders einen sinusförmigen Verlauf hat, derart, daß die Mittellinie der Oberfläche, welche bei Längsschnitt des Zylinders entsteht und durch den Innen- und Außenzylindermantel gebildet wird, gemäß der Knickform verläuft.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1050 571; USA.-Patentschrift Nr. 2 883 504.