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Kraftmeßfühler, insbesondere für Sicherungsvorrichtungen an Krananlagen
Die Erfindung betrifft einen insbesondere für Sieherungsvorrichtungen an Krananlagen
bestimmten Kraftmeßfühler mit einer ringförinigen, auf gegenüberliegenden Federstützplatten
abgestützten Meßfederanordnung und einer konzentrischen Dämpfungseinrichtung für
Kraftstöße.
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Es sind bereits Einrichtungen bekannt, mit denen eine veränderliche
Kraft, beispielsweise die Last an den Seilzügen von Kränen, mit Hilfe einer Federanordnung
gemessen werden kann. Der Meßwert wird dann auf elektrischem, hydraulischem oder
mechanischem Wege zu einer überwachungsstelle übertragen. Die ringförmigen Meßfederanordnungen
solcher bekannten Einrichtungen bestehen häufig aus einer Mehrzahl wechselweise
aufeinandergelegter Tellerfedern, die in besonderem Maße geeignet sind, große Kräfte
zu messen.
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Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann es vorkommen, daß plötzliche,
kurzzeitige Kraftstöße auftreten, die auf eine zusätzliche dynamische Belastung
des durch die Messung überwachten Kraftgliedes zurückzuführen sind. Solche Stöße
sind geeignet, die Federanordnung selbst und vor allem auch die nachgeschalteten
Meßinstrumente zu beschädigen, wenn sie von der Meßfederanordnung ungedämpft durchgelassen
werden. Bei Sicherungsvorrichtungen an Krananlagen zurüberwachung des zulässigen
Lastmomentes tritt noch der weitere Nachteil hinzu, daß möglicherweise auf Grund
eines nur kurzzeitigen Laststoßes die gesamte Anlage stillgesetzt wird.
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Es ist daher auch schon eine Kraftmeßeinrichtung der vorstehend beschriebenen
Art bekannt, in deren Innern konzentrisch zu den ringförmigen Meßfedern angeordnete,
weitere Ringfedem vorgesehen sind, die bei plötzlicher Entlastung der Meßfedern
den dann auftretenden Kraftstoß dämpfen und als Rückschlagsicherung dienen. Abgesehen
davon, daß dabei nur Entlastungsstöße, nicht aber die in erster Linie störenden
Belastungsstöße berücksichtigt werden, wirkt die bekannte Einrichtung nicht dämpfend
im erfindungsgemäßen Sinne. Für dynamische Kraftschwingungen ist bekanntlich eine
solche Dämpfungscharakteristik vorteilhaft, die bei schnellerem Lastanstiegrößere
Gegenkräfte im gleichen Bewegungsintervall zur Verfügung stellt als bei langsamerem
Lastanstieg. Hierzu ist die bekannte Stahlfeder-Einrichtung nicht in der Lage.
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Erfindungsgemäß wird ein Kraftmeßfühler der eingangs geschilderten
Art vorgeschlagen, der sich dadurch auszeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ans
einem mit der einen Federstätzplatte verbundenen, an seiner Außenseite die Meßfederanordnung
führenden Zylinder und einem darin derart angeordneten, mit der anderen Federstützplatte
verbundenen Kolben besteht, daß bei Zunahme der auf die Meßfederanordnung ausgeübten
Kraft die im Zylinder befindliche Flüssigkeit unter Drosselung aus dem Zylinder
in den den Zylinder umgebenden Raum ausgepreßt wird. Diese Anordnung begegnet nicht
nur der Gefahr einer Zerstörung des Meßfühlers selbst oder der daran angeschlossenen
empfindlichen Meßgeräte, sondern sie besitzt ferner den Vorzug einer außerordentlich
koinpakten, raumsparenden und äußeren Störeinflüssen kaum Ansatzpunkte gebenden
Konstruktion. Die Anordnung besticht überdies durch ihre besondere Einfachheit,
die sie sehr zuverlässig macht und die ihre Eignung für Sicherungsvorrichtungen
an Krananlagen begründet.
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Die Drosselöffnung kann insbesondere dadurch gebildet sein, daß der
Kolben mit einem einen Drosselspalt bildenden Spiel im Zylinder angeordnet ist.
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Vorzugsweise steht der den Zylinder umgebende Raum mit einer hydraulischen
Meßleitung in direkter Verbindung, und es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen,
diesen Raum durch einen an beiden Federstützplatten angebrachten Metallbalg flüssigkeits-
und druckdicht abzuschließen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
sie zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Kraftmeßfühler.
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Zwischen zwei ringförmigen Stützplatten 1 und 2 ist in bekannter
Weise eine Mehrzahl wechselseitig aufeinandergeschichteter Tellerfedem
3 angeordnet. In dem bei Tellerfedem ohnehin vorhandenen zylindrischen Innenraum
ist ein Zylinder 4 vorgesehen, der an der Stützplattel befestigt ist und auf seiner
Außenseite die Tellerfedern 3 derart locker führt, daß schlädliche Reibungseinflüsse
ausgeschlossen sind.
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Die andere Federstützplatte 2 ist mit einem der Bohrung des Zylinders
4 entsprechenden Kolben 5
versehen, der - wie aus
F i g. 1 deutlich hervorgeht - mit so viel Spiel in den Zylinder 4
eingeführt ist, daß zwischen Kolben und Zylinder ein Spalt vorhanden ist. Dieser
Spalt setzt sich in einer Ringnut 6 fort, die in die untere Stützplatte 2
eingedreht ist und die somit den Innenraum des Zylinders 4 mit dem den Zylinder
umgebenden Raum verbindet, in dem die Tellerfedern 3 angeordnet sind. Mit
diesem Raum ist die Meßleitung 7 über eine Bohrung 27 in der unteren
Stützplatte 2 verbunden.
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Der die Tellerfedern 3 aufnehmende, den Zylinder 4 umgebende
Raum ist ebenso wie der Innenraum des Zylinders4 luftfrei mit hydraulischer Meßflüssikeit
gefüllt. Der druck- und flüssigkeitsdichte Abschluß des Tellerfeder-Raumes durch
einen Metallbalg 8, der oben und unten an den Federstützplatten
1
und 2 befestigt ist, sichert eine meßfehlerfreie übertragung des Druckes,
der in diesem Raume herrscht, auf die angeschlossenen Meßgeräte und Schaltorgane.
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Beün Betrieb des Meßfühlers, der beispielweise mit Hilfe der Flansche
9 und 10 in eine Kraftmeßanordnung eingesetzt sein kann, drückt eine
auf die Federanordnung wirkende Kraft diese zusammen und erhöht den Druck in dem
Tellerfeder-Raum. Wenn sich die auf den Fühler ausgeübte Kraft nur langsam ändert,
kann sich der Druck im Zylinder 4 und im Federraum ohne Schwierigkeit durch überströmen
von Flüssigkeit aus dem einen Raum in den anderen ausgleichen, so daß der von dem
Kolben und dem Zylinder gebildete Stoßdämpfer keine Wirkung zeigt. Im Falle eines
plötzlichen starken Kraftanstieges, wie er beispielsweise bei einem Laststoß auftritt,
kann dieser Druckausgleich zwischen dem Zylinderraum und dem Federraum nicht sogleich
erfolgen, sondern die zwischen Zylinder 4 und Kolben 5 eingeschlossene Flüssigkeit
verhindert in an sich bekannter Weise ein der Stoßkraft entsprechendes
Zusammen dern des Meßfühlers, indem sie unter Drosselung langsam aus dem
Zylinderraum ausgepreßt wird. Nur im Falle eines längeren Anhaltens der erhöhten
Last folgt also die Meßfederanordnung der ausgeübten Kraft und überträgt den der
höheren Last entsprechenden Druckwert über die Leitung 7 auf die Meßgeräte.
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Bei Entlastung des Meßfühlers kann in bekannter Weise ein Rückschlagventil
das im wesentlichen ungehinderte Rückströmen der Meßflüssigkeit in den Zylinder
ermöglichen, so daß die Dämpfung nur in der Belastungsrichtung wirksam ist. In diesem
Falle kann die Anordnung so getroffen sein, daß an die Stelle des Drosselspaltes
zwischen Kolben und Zylinder ein Ringspalt an dem sich nicht gänzlich schließenden
Rückschlagventil oder eine Drosselbohrung im Ventilteller tritt.