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Registreiergerät fUr mechanische Stoßimpulse In der Technik wird immer
wieder die Forderung nach einem Gerät erhoben, das nachträglich noch anzeigen kann,
ob ein transportiertes Gerkt oder eine Ware wkhrend des Transportes u. U. schädlichen
Stößen ausgesetzt war. Die Notwendigkeit einer solchen Forderung ergibt sich-vor
allem fUr schwere Germate, die z. B. in Kisten verpackt mit der Bahn oder mit Lastkraftwagen
transportiert und mit Hubstaplern oder mit Hilfe eines Uranes verladen werden musse.
Es seien hier beispielsweise die schweren und für den Transport in gehälter verpackten
modernen Flugzeugstrahltriebwerke erwähnt.
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Die flersteller der karen, also z. B. die Triebwerkshersteller, geben
im allgemeinen die höchstzulässige Stoßbeanspruchung in verschiedenen Achsrichtungen
an, die die Ware aufnehmen kann ohne dabei Schaden zu nehmen. Die Angabe des zulässigen
Stoßwertes erfolgt üblicherwise in Einheiten der iBeschlewunigung, also in g-Einheiten.
In den meisten Fällen ist es von untergeordneter Bedeutung, welcher Stoßwert tatsächlich
aufgetreten ist, vielmehr ist es nur wichtig festzustellen, ob der als zulässig
angegebene Stoßwcrt wShrcnd des Transportes dbersctsritten wurde oder nicht. Weiterhin
ist noch wichtig, feststellen zu kdnnen, in welcher Richtung der betreffende Stoß
wirksam war. In den meisten Fällen, wie z. B. bei den oben genannten in Bhältern
untergebrachten Strahltriebwerken, kommen fünf wesentliche Stoßrichtungen infrage,
die beim Transport eine Rolle spielen können, nämlich stöße von vorne oder hinten,
Stöße von den beiden Seiten und Stoße in senkrechter Richtung, die beim harten Aufsetzen
des Behälters auf den Boden auftreten.
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Eine weitere Forderung an ein solches Stoßregistriergertit besteht
darin, auftretende den zulässigen Wert ersteigende stöße so anzuzeigen, daß spalter
eine leichte Ablesung mdglich ist, dal3 aber ein ungewolltes oder unbefugtes Löschen
oder
Vertuschen einer evtl. Anzeige ausgeschlossen ist. SelbstverstEndlich
soll ein derartiges Gerat auch bei Bedarf auf verschiedene Beschleunigungen bzw.
Stoßwerte einstellbar oder eichbar sein.
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Es sind eine ganze Reihe von BGeschleunigungsmeßgerätgewn bekannt,
mit deren Hilfe aufgetretene St6ße nachgewiesen werden können. Viele bekannte Beschleunigungsmesser,
wie z. B. solche die auQblektronischer, etwa auf piezoresistiver Basis arbeiten,
scheiden fUr die meisten Anwendungszwecke beim Transport von Lasten von vornherein
aus, da sie viel zu aufwendig und kompliziert sind. Vor allen Dingen erfordern sie
eine besondere Stromerzeugung. Die hierfUr erforderlichen Batterien sind schwer
und gestatten keine lXngeren Lagerzeiten des Meßgerätes, wenn es z. B. mit der Ware
in Behälter od. dgl. verpackt ist. Es sind noch weitere Beschleunigungsmesser bekannt,
die mechanisch arbeiten und Massen als Fuhlvorrichtungen verwenden. Bei einem dieser
bekannt'en Gerffite wird zum Messen von auftretenden Höchstbeschleunigungen die
bl : YerformunX oder die Bruchspannung eines bestimmten Werkstoffes ausgenutzt.
Es werden z. B. StXbe aus sprödem @@@ bleicbend verformbarem Material auf einer
Grundplatte angeordnet, wobei die 5tube an ihren freien Enden Massen tragen und
je nach der auftretenden Höchstbeschleunigung zu Bruch gehen oder bleibend verbogen
werden. Diese Geräte haben den Nachteil, da'sie nur einmal verwendbar sind. Außerdem
stößt ein Eichen auf bestimmte Beschleunigungswerte bei diesen Gerkten auf Schwierigkeiten.
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Bei weiteren bekannten Beschleunigungsmessern, die auf mechanischer
Basis arbeiten, werden die Massen von Federn gegen AnschlXge gedruckt und derart
auf verschiedene Beschleunigungsstufen eingestellt, daß jede Masse sich bei der
ihr zugeordneten Beschleunigung gegen den Federdruck von ihrem Anschlag abhebt und
dabei Kontakte einer Anzeigevorrichtung schaltet. Bei anderen bekannten Bschleunigungsfühlgeräten
wird der Magnetismus ausgenutzt. Dabei wird von einem feststehenden Magneten ein
schwenkbar gelaltertae Anker als massse angezogen und festgehalten. In netgegenesetzter
Richtung zur Magnetkraft wirkt zwischen Magnet und Anker die KraLL einer Feder,
wobei die Gegenkraft
der Feder etwas kleiner als die Magnetkraft
gewkhlt wird. Die Differenz zwischen beiden Krkften ist ein Maß fUr die minimale
Beschleunigung, die von außen auf das GerEt einwirken muß, un den Anker von der
Magnetkopplung zu befreien und abfallen zu lassen. Auf diese Weise kann der aufgetretene
Stoß registriert werden. Bei diesen BeschleunigungsfühlgerKten treten aber Schwierigkeiten
bei der Herstellung der Xontaktflffichen zwischen Magnet und Anker auf, denn da
der Anker senkrecht von der Nagnetflffiche abgehoben werden soll, mua stets der
gleiche Kontakt vorhanden sein, wenn die Ansprechempfindlichkeit des Gerates sich
nicht z. B. durch das Eindringen von Fremdpartikeln in unerwünschter Weise verändern
soll. Außerdem weisen diese Gerkte den Nachteil auf, daß der Anker in gewissen Lagen
des Gerates von selbst wieder in den Anziehungsbereich des Magneten kommen und dadurch
die Anzeige des Gerätes wieder zurtskgestellt werden kann. Es ist also u, U. ein
unbefugter Eingriff und ein Vertuschen möglich. Außerdem erfordern diese Einrichtungen
viel Raum, wenn sie fUr mehrere zu registrierende Stoßrichtungen in einem gemeinsamen
Gehäuse zusnMrcngefaßt werden sollen. Bei anderen, unter Verwendung des Mazes arbeitenden
GerAten wirkt auf die vom Magneten gehaltene masse die Schwerkraft als Gegenkraft
ein. Ilierbei kommt dem Kontakt zwischen Magnet und Anker wiederum große Bedeutung
zu. Ferner iunktionieren diese Geräte nur in einer Stoßrichtung. Sie werden z. B.
in Flugzeugen eingebaut, um übermäßige Landestöße feststellen zu kdnnen.
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Ein anderes GerSt zur Registrierung von mechanischen Stoßimpulsen
enthElt eine Anzahl von an einem Ende offenen Rohrelementen, die mit geneigter Achse
in verschiedenen den zu erwartenden Stoßrichtungen entsprechenden Richtungen angeordnet
sind. Im Innern der Rohrelemente befindet sich jeweils eine freibewegliche Kugel,
die bei einem Stoß entsprechender Stffirke und Richtung herausgeschleudert wird.
Die Ansprechempfindlichkeit fUr dieses Gerät ist durch Regulierung des Neigungswinkels
der Rohrelemente einstellbar oder es sind in den Rohrelementen Einstellschrauben
in Achsrichtung des Rohres vorgesehen, wodurch der Ruhepunkt der Kugeln mehr oder
weniger in die Nhe der offenen Mündung des Rohrelementes gelegt werden kann. Dieses
Gerkt
ist nicht nur wegen'der Anordnung der Rohrelemente verhiltnlsmßig
groß sondern muß genau horizontal unter Zuhilfenahme einer Wasserwaage eingebaut
werden. Während des Transportes darf das Gerkt nicht gekippt werden, da sonst die
Kugeln aus einem oder mehreren Rohrelementen heraustreten, ohne daß überhaupt ein
Stoß aufgetreten ist, bzw. die Kugeln können bei viel zu geringen Stößen bereits
herausgeschleudert werden. Eine zuverlässige Nessung ist daher nicht mbglich, denn
die zu transportierenden Waren kdnnen mitsamt ihrem Inhalt durchaus auch einmal
eine mehr oder weniger große Schrkglage einnehmen, ohne daß deswegen gefZhrliche
Stöße aufzutreten brauchen. Das genannte Stoßmeßgerät mit Rohrelementen und freibeweglichen
Kugeln ist daher für den Einbau in TransportbehElter oder Transportkisten vOllig
unbrauchbar.
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Der Erfindung lag. die Aufgabe zugrunde die Nachteile der bekannten
Einrichtungen zu vermeiden und ein Gerkt zu schaffen, mit dessen Hilfe bei Stößentaus
vexsehiedenen Richtungen festgestellt werden kann, ob ein Stoß den zulkssigen Höchstwert
tuberschritten hat. Dabei soll das Gerkt klein und liandlich bleiben und sich zum
Einbau in den Transportheälter der Waren eigenen.
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Vor allem soll eine Ablesung fUr alle Stoßrichtungen von außen her
möglich sein. Eine weitere wichtige Forderung bezieht sich auf die Voreinstellung
bzw. die Eichung des Stoßmeßgerätes au ! die geforderten Stoßschwellwerte. Die Voreinstellung
für jede der zu überwachenden Stoßrichtungen soll von ein und derselben Seite aus
durchgeführt werden können.
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Die Erfindung geht dabei von den bekannten Registriergeräten für
mechanische Stoßimpulse aus, bei denen für verschiedene Stoßrichtungen als Kugeln
ausgebildete Massen als BeschleunigungsfUhler verwendet werden und bei einem Stoß
in der ihnen zdgeordneten Richtung aus ihrer Ruhelage herausgeschleudert werden.
Das Ziel wird bei einem derartigen Registriergerkt erreicht, das erfindungsgexß
folgende Merkmale aufweist : a) einen die Kugeln jeweils in ihrer Ruhelage mit Ausnahme
der der zugeordneten Stoßrichtung zugekehrten Seite allseitig umschließenden Ruam,
b)
einen auf der offenen Seite des Raumes sich anschließenden, im wesentlichen quer
zur Stoßrichtung abgewinkelten FUhrungskanal für die Kugeln in deren Anzeigelage,
c) ein im Raum quer zur Stoßrichtung mit einstellbarer Kraft wirkendes Halteelement
für die Kugel.
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Anhand der Zeichnungen sei die Wirkungsweise der Erfindung erläutert.
Fig. 1 stellt einen Schnitt durch das Registriergerkt in der Draufsicht dar. Die
Fig. 2, 3 und 4 zeigen verschiedene, unterschiedlichen Stoßrichtungen zugeordnete
Querschnitte durch das Registriergerkt. Fig. 5 zeigt wiederum einen Querschnitt
in etwasabgewandelter Ausbildung und Fig. 6 zeigt eine andere Ausgestaltung des
Halteelementes der Fig. 3.
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Die wichtigsten Merkmale sind nachstehend anhand der Fig. 1 und 2
beschrieben. In einem GehWuseblock 1, der vorzugsweise aus Kunststoff, z. B. aus
Plexiglas, besteht, sind von unten her verschiedene Bohrungen mit läng lichem querschnitt
eingebracht. Die Bohrungen bzw. ihre Wände sind mit 21, 22, 23, 24 und 25 bezeichnet.
Die Bohrungen haben alle die gleiche Querschnittsform und ihre Anordnung ist so,
daß die Längsrichtung des Querschnittes in der zugeordneten Stoßrichtung liegt.
So sind in der Darstellung der Fig. 1 die Bohrungen 21 und 25 z. B. seitlich von
links bzw. rechts auf das Gerät einwirkenden Stoßrichtungen zugeordnet. Die Bohrungen
22 und 24 beispielsweise sind den von vorne und hinten wirkenden St6ßen zugeordnet.
Die Stoßrichtung für die Bohrung 22 ist durch einen Pfeil S angedeutet. Die Bohrungen
21, 22, 24 und 25 sind also den vier horizontalen Hauptstoßrichtungen zugeordnet.'Dabei
brauchen die Seitenbezeichnungen, z. B. vorn oder hinten, fUr das Neßgerkt nicht
unbedingt mit den Seiten des zu überwachenden Behffilters Ubereinzustimmen. Selbstverstkndlich
k6nnen in entsprechender Weise noch weitere Bohrungen fUr jede beliebige Horizontalrichtung
vorgesehen werden. Die Bohrung 23 ist fUr Vertikalst6ße vorgesehen, die beim harten
Aufsetzen des gerätes auf dem Boden entstehen können. Entgegengesetzt gerichtete
Stdße durften beim Transport von Behffiltern und Waren kaum zu erwarten sein. Es
ist deshalb hier fUr sie keine besondere Ubersachangseinrichtung vorgesehen.
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Erforderlichenfalls kann aber auch diese Stoßrichtung in analoger
Weise berUcksichtigt werden. Die Wirkungsweise iUr die Überwachung eines Vertikalstoßes
wird weiter unten anhand der Fig. 3 gesondert erlkutert..
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In die Bohrungen werden Einsatzetücke 3 so eingesetzt, daß sie den
Querschnitt der Bohrung teilweise susidllen. Die Einsatzstücke 3 bilden mit ihrer
Oberseite zusammen mit der Wandung der betreffenden Bohrung einen Raum 16 der allseitig
umschlossen ist, mit Ausnahme der Seite, die de zu erwartenden Stoß S zugekehrt
ist. In diesem umschlossenen Raum wird die als Fühlvorrichtung verwendete Stahlkugel
4 in ihrer Ruhelage gehalten. Die Oberseite der Einsatzstücke 3 reicht nur wenig
aber den Auflagepunkt der Kugel hinaus und ist an ihrem Rand abgeschrWgt, so daß
die Kugel sobald sie infolge eines Stoßes ihr Halteelement verlassen hat, gleich
in die Anzeigelage fallen kann. Ferner bildet das EinsatzstUck 3 in seinem weiteren
Verlauf mit der Wand der Bohrung, z. B. 22 in Fig. 1 und 2, einen Führungskanal
2 für die Kugel, der die Kugel in ihre Anzeigelage 4' bringt. Die Anzeigelage 4'
ist in der Fig. 2 gestrichelt angedeutet. Die Anordnung der Führungskanäle ist derart,
daß diese etwa quer zur Stoßrichtung S nach unten abgewinkelt sind.
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Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, kann durch geeignete Anordnung
der Bohrungen im Gehäse 1 erreicht werden, daß die Anzeigelagen der Kugeln skmtlich
auf der gleichen Seite des Gerktes liegen. Diese Seite ist im Beispiel der Fig.
1 die nach unten weisende Seite und wird beim Einbau des Behklters nach vorne zum
Beobachter zeigen. Wenigstens im Bereich der Anzeigelage der Kugeln ist das GehXuse
oder seine Wand aus einem durchsichtigen Material, z. B. dem oben genannten Plexiglas,
hergestellt, um eine leichte Beobachtung zu ermdglichen. Wenn die Bohrungen 22 und
24 mit ihren Einsatzstücken 3 fUr die von vorne und hinten wirkenden Stöße genau
gleich ausgebildet und nur spiegelbildlich angeordnet karen, so würde die Anzeigelage
der Kugeln sic in n der Bohrung 24 auf der hinteren Seite des Gerätes befinden.
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Um auch hier die Kugel in die vordere Anzeigelage zu bringen, wird
in die Bohrung 24 gemäß Fig. 4 ein besonders ausgebildetes
Einsatzstück
3t bzw. 3"eingebracht. Durch diese Anordnung des Einsatzstückes wird der Führungakanal
nicht nur nach unten sondern auch nach vorne so umgelenkt, daß die Kugel in ihrer
Anzeigelage auch in diesel Fall auf der Vorderseite des Gerktes liegt.
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Die Kugeln 4 werden in ihrer Ruhelage durch Halteelemente festgehalten,
wobei diese halteelemente quer zur Stoßrichtung, hier in dieser Fall von oben auf
die Horizontalstoßrichtungen, wirken. Die Kugel liegt zwischen der Oberseite des
Einsatzstückes 3 und einem Halteelement, das im Beispiel der Fig. 2 und 4 aus einer
Feder 8 und einem KlemmstUck 9 besteht. Das Klemmstück weist unten eine Vertiefung
auf, die sich auf die Kugel 4 legt. Die Kugel wird also ringfdrmig erfaßt und gehalten.
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Die Haltekraft der Feder 8 ist durch eine Einstellsehraube 7 einstellbar.
Smtliche Halteelemente mit Einstellschrauben fUr die horizontalen Stoßrichtungen
liegen auf der Oberseite des Gerätes und sind durch einen Deckel 6 abgedeckt. Es
ist ohne weiteres möglich, eine Eichung auf bestimmte zu Uberwachende Stoßschwellwerte
durchzuführen. Dabei kdnnen die Schwellwerte fUr verschiedene Stoßrichtungen unterscliiedlich
groß sein. Bei einem Kippen des Gerktes fallen die Kugeln nicht heraus sondern nur
beim Uberschreiten des eingestellten Stoßschwellwertes.
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Sind die Kugeln einmal infolge eines Stoßes aus dem Halteelement herausgetreten,
so können sie ohne besondere Maßnahmen und Ausbau des Gerätes nicht mehr zurückgestellt
werden. Ein Vertuschen ist daher unmöglich. Zur RUckstellung der Kugeln in die Ruhelage
dient ein RUckstellstift 20, der durch ein kleines Loch 19 in Boden 5 eingeführt
wird und die Kugel in ihre Ruhelage zurUckdrUckt. Das RUckstellen ist Uberaus einfach,
wenn das GerAt ausgebaut lot und uegedreht wird, so daß die Kugeln infolge Schwerkraft
in die Nähe des Ruheraumes fallen und durch den Rockstellstift 20 nur noch leicht
eingedrtickt zu werden brauchen, bis die Halteelemente wieder wirksam sind. Durch
Verschließen der Löcher 19 kann das Gerät plombiert werden.
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Für die zur Überwachung vertikaler Stöße vorgesehene Bohrung 23 mit
zugeordneter Kugel ist die Anordnung eines quer zur
Stoßrichtung
wirkenden Halteelementes in der gleichen Weise, wie sie in der Fig. 2 gezeigt ist,
an sich möglich, jedoch müßte in diesem Fall die Feder und die Einstellschraube
von der Seite her in das GerEt eingefUhrt werden. Dabei wäre aber die Forderung
nicht mehr erfüllt, daß alle Halteelemente von der gleichen Seite her einstellbar
sein sollen. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist aber auch diese Forderung
erfüllbar, wie in Fig. 1 und 3 gezeigt ist. Die Anordnung der Bohrung 23 mit ihrem
lknglichen Querschnitt und das Einsatzstück 3 bleiben unverändert Es wird wieder
ein FUhrungskanal 2 zur Anzeigelage der Kugel gebildet. Das quer zur Stoßrichtung
wirkende Halteelement ist hier als spreizbare Blattfeder 11 ausgebildet, die aufrecht
stehend auf der Oberseite des Einsatzstückes angeordnet ist. Das Federelement 11
springt zum FUhrungskanal 2 hin vor und hält die zugeordnete Kugel 4"in ihrer Ruhelage
zurück.
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Eine Einstellbarkeit des Federelementes 11 wird durch eine Stellschraube
10 erreicht, die analog zur Anordnung der Fig. 2 von der Oberseite des Gerltes her
verstellbar ist und das Federelement 11 mehr oder weniger spreizt.
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Eine besonders günstige Ausgestaltung des Halteelementes ist in Fig.
6 dargestellt. Ale Federelement wird eine etwa rhombusartig gebogene Blattfeder
11' verwendet, die zwischen Einsatzstück 3 und Stellachraube 10 eingefügt ist. Die
Feder 11t greift mit einer vorspringenden Nase in eine Vertiefung 10'der Stellschraube
ein und ist somit gegen ein Yerschieben gesichert.
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Der gegen den FUhrungskanal 2 hin vorspringende Knick 11"der Feder
hklt die Kugel 4"in ihrer Ruhelage. Auf der ihm gegenüberliegenden Seite des GehXuses
befindet sich in der GehKusewand kurz unterhalb des Auflagepunktes der Kugel 4"eine
Vertiefung 1.
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Durch diese Ausbildung der Feder und das Zusammenwirken von Feder
und Gehkusevertiefung wird erreicht, daß die Kugel, sobald sie bei einem Stoß die
Federkraft überweunden und ihre Ruhelage verlassen hat, sich nicht mehr in unerwunschter
Weise etwa durch Reibung verklemmen kann, sondern sofort in die Anzeigelage full.
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Eine andere Ausführungsmöglichkeit ist in der Fig. 5 dargestellt.
Hier ist fUr jede zu ttberwachende Stoßrichtung von
oben her eine
Bohrung 17 in dem Gehäuse 1 angeordnet. Diese Bohrung ist in dargestellten Ausführungsbeispiel
in ihrem oberen Teil 17 zylindrisch, an den sich nach unten ein konischer Teil 18
anschließt, in dem sich die Kugeln in ihrer Anzeigelage befinden. Der konische Teil
ist nach oben durch einen Einsatz 12 abgedeckt, wobei der Einsatz so ausgebildet
ist, daß er einen allseitig umschlossenen Ruheraum 16 fUr die Kugeln und evtl ;
noch einen FUhrungskanal 2 enthilt. Diese Anordnung der Bohrungen und die runde
For der Einsätze gibt die Möglichkeit, durch Verdrehen des Einsatzes 12 jede beliebige
horizontale Stoßrichtung im Gerkt einzustellen. Durch den konischen Teil kommen
dabei sämtliche Kugeln in ihrer Anzeigelage in die gleiche Ebene.
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Es ist jedoch durchaus öglich, durch Anordnung von entsprechenden
FUhrungskanklen 2,, auch hier die Anzeigelage fUr alle Kugeln auf die eine Seite
des Gerktes zu verlegen. Im Einsatzstock 12 können wiederum in der oben bei Fig.
2 beschriehenen Weise-die Halteelemente angebracht werden. Im Beispiel der Fig.
5 ist jedoch eine Abwandlung dargestellt, bei der anstelle der Federkraft die Magnetkraft
zum Halten der Kugeln 4 in ihrer Ruhelage verwendet wird. Es ist hier ein Magnet
13 vorgesehen, des sen Haltekraft durch Abstandseinstellung mittels Schraube 15
einstellbar ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Kugel 4 nicht direkt am
Magneten 13 anliegt sondern daß Kugel und Magnet durch eine dünne Zwischenwand 14
voneinander getrennt sind.
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Diese Zwischenwand kann von magnetischem oder amagnetischem Ma terial
sein. Bei dieser Anordnung wird bei einem den Schwellwert dberschreitenden Stoß
die Kugel nicht'senkrecht vom Magneten abgehoben sondern sie gleitet zunächst seitlich
ab. auf diese Weise ist es möglich, das System nach verschiedenen Richtungen hin
zu drehen und die geforderten Stoßrichtungen in einem gexeinsamen Gehffiuse einzubauen.
Außerdem wird durch das seitliche Abgleiten das Abldsen der Kugel vom Magneten verbessert.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß nicht nur verschiedene horizontale
Stoßrichtungen sondern auch vertikale Stage mit ein und denselben Gerit Gberwacht
werden kOnnen, wobei die Grundausbildung der Einzelteile in jedem Fall die gleiche
ist. Dabei
wird erreicht, daß die einzelnen Elemente für Jede Stoßrichtung
von ein und derselben Seite her eingestellt bzw. geeicht werden können, und daß
außerde das Gerät leicht immer von der gleichen Seite ablesbar ist, indem die Anzeigelage
der Kugeln fUr alle FElle in der gleichen Ebene liegt. Ein Einbau in BehXlter der
zu transportierenden Waren ist ohne Schwierigkeiten möglich und die Beobachtung
evtl. durch ein Guckloch gegeben. Zwecks leichterer Ablesbarkeit des Gerätes kann
die Rückseite mit inaktiver Leuchtfarbe versehen sein, so daß bei einer Anzeige
die Kugel deutlich als schwarze Silhouette erscheint. Andererseits ist es aber auch
möglich, die Kugeln selbst leuchtend auszubilden. Man hat also auch dann stets eine
gute Ablesedglichkeit, wenn das Registriergerkt in die Wand geschlossener und somit
dunkler Behffilter eingebaut ist.