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Publication number: DE165347C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine weitere Ausgestaltung oder Vervollkommnung der vom Erfinder früher angegebenen und als Torsionsindikator bezeichneten Vorrichtung zur selbsttätigen Bestimmung effektiver Drehmomente aus der Torsion der Wellen. Die vom Erfinder für Wellen mit wenig veränderlichem Drehmoment und hohen Tourenzahlen s. Z. schematisch angedeutete Konstruktion (Jahrbuch der Schiffbautechnischen Gesellschaft 1903, S. 480, Fig. 37) bringt in der praktischen Ausführung erhebliche Schwierigkeiten mit sich, und zwar aus folgenden Gründen:The subject of the present invention is a further embodiment or improvement the device for automatic determination indicated earlier by the inventor and referred to as a torsion indicator effective torques from the torsion of the shafts. The inventor's for shafts with little variable torque and high numbers of revolutions see the construction indicated schematically (yearbook of shipbuilding engineering Gesellschaft 1903, p. 480, Fig. 37) brings in the practical execution significant difficulties for the following reasons:

Zur Erzielung einer genügenden Ablesegenauigkeit muß der Ablesezeiger, z. B. die auf der Welle gelagerte 'Hülse, einen Ausschlag von etwa 80 bis 100 mm ausführen. Die praktisch meist vorkommenden Verdrehungsbögen der Wellen betragen, im Gegensatz zu den meist 20 bis 30 mm betragenden Relativverschiebungen der Scheiben von Torsionsdynamometern, nur 1,5 bis 2,5 mm, so daß eine etwa 35 bis 60fache Übersetzung zwischen Verdrehungsbogen und Hülsenbewegung nötig wird. Bei Anwendung einer solchen werden aber die bei Bewegung der Hülse auftretenden und durch die Relativverdrehung der beiden Meßscheiben in 35 bis 60 fächer Größe zu überwindenden Reibungen und Massenkräfte, selbst wenn die Hülse auf Rollen oder Kugeln beweglich wäre, so groß ausfallen, daß dadurch die Meßgenauigkeit wieder verloren ginge. Dies gilt in ganz besonderem Maße, wenn die Welle mit höheren Tourenzahlen, z. B. bei Turbinenantrieb, läuft, weil das gesamte Hebelwerk alsdann der Zentrifugalkraft unterliegt und die Zapfen dadurch stark belastet werden.To achieve a sufficient reading accuracy, the reading pointer, z. B. the sleeve mounted on the shaft, make a deflection of about 80 to 100 mm. The most common twisting arcs of the waves are, im In contrast to the relative displacements of the panes, which are usually 20 to 30 mm of torsion dynamometers, only 1.5 to 2.5 mm, so that about 35 to 60 times the translation between the twisting arc and the sleeve movement is necessary. When using such, however, when moving the Sleeve occurring and due to the relative rotation of the two measuring disks in 35 to 60 times the size to be overcome and inertia forces, even if the sleeve were movable on rollers or balls, are so great that the Measurement accuracy would be lost again. This is particularly true when the Wave with higher numbers of revolutions, e.g. B. with turbine drive, because the whole The lever mechanism is then subject to centrifugal force and the pin is therefore heavily loaded will.

Diese Übelstände, nämlich die durch Anwendung größeren Zeigerausschlags ganz unverhältnismäßig vergrößerten Reibungen, vermeidet die vorliegende Erfindung dadurch, daß der zur Vergrößerung des Verdrehungsbogens dienende Mechanismus in einen mit der Welle sich drehenden, gegebenenfalls genau ausgeglichenen Teil, der die erste Vergrößerung bewirkt (Teil I), und einen außerhalb der Welle im ruhenden Raum gelagerten zweiten Teil zerlegt wird, der die weitere Vergrößerung bewirkt und den vergrößerten Verdrehungsbogen an einer Skala erkennen läßt (Teil II). Alsdann führt nämlich nur die sehr leichte Zeigerschneide oder -Spitze den nötigen großen Ausschlag — und zwar reibungsfrei — aus, während nur der kleinere und stärkere Teil der Vergrößerungsvorrichtung den Erschütterungen und Zentrifugalkräften, welche mit der Bewegung auf der Welle bei höheren Tourenzahlen (wie bei Dampfturbinen oder Schiffsmaschinen) immer verbunden sind, ausgesetzt ist. Eine sehr zuverlässige Wirkung wird mit der vorliegenden Anordnung durch den Umstand erreicht, daß kein zum Apparat gehöriger Teil irgendwelche aus der Übertragung der Betriebskräfte resultierende Reibungs- oderThese inconveniences, namely the use of larger pointer deflections, are quite disproportionate increased friction, the present invention avoids in that the increase in the torsional arc serving mechanism in a rotating with the shaft, if necessary exactly balanced part that causes the first enlargement (part I), and one outside the second part stored in the resting space of the shaft is decomposed, and the second part Enlargement causes and recognize the enlarged twist arc on a scale lets (part II). Then only the very light pointer cutting edge or point leads the necessary large deflection - and that without friction - while only the smaller one and stronger part of the enlarging device to the vibrations and centrifugal forces, which always with the movement on the shaft at higher speeds (like steam turbines or ship engines) connected is exposed. A very reliable effect is obtained with the present Arrangement achieved by the fact that no part belonging to the apparatus received any from the transmission of the Operating forces resulting friction or

Torsionsbeanspruchungen auszuhalten hat. Die Vorrichtung kann an jeder vorhandenen Betriebswelle angebracht werden, ohne daß an den zur Kraftübertragung dienenden Maschinenteilen eine Veränderung vorzunehmen wäre. Dabei können beliebig große Kräfte bezw. Leistungen gemessen werden; beispielsweise boten bei der praktischen Anwendung der Vorrichtung 20 000 PS keine Schwierigkeiten. Da der Teil I mit dem Teil II nur durch eine Erschütterungen nicht übertragende Vorrichtung verbunden, von der Welle selbst aber gänzlich getrennt gelagert ist, werden mit der neuen Anordnung fehlerfreie Angaben erhalten.Has to withstand torsional stresses. The device can be connected to any existing Operating shaft are attached without being attached to the machine parts used for power transmission a change would have to be made. Any large forces can bezw. Performances are measured; for example presented no difficulties in the practical use of the device 20,000 hp. Since Part I is only connected to Part II by a device that does not transmit vibrations The shaft itself, however, is completely separate, will be error-free with the new arrangement Information received.

Zwischen dem sich drehenden und dem im stillstehenden Raum gelagerten Teil des Hebelwerks muß eine kinematische Verbindung durch geeignete Vorrichtungen (achsialBetween the rotating and the stationary part of the Lever mechanism must have a kinematic connection by means of suitable devices (axially

ao verschiebbare Hülse, oder achsial verschiebbarer, die Welle durchsetzender Stift, Differentialgetriebe, Planetengetriebe, elektrische oder magnetische Übertragung) hergestellt sein. Bei Anwendung solcher Zwischenelemente, welche auf Achsialverschiebung beruhen (z. B. Hülse, Stift), würden nun auch Ausschläge des Skalenzeigers (im allgemeinsten Sinne) entstehen, wenn keine Verdrehung der Welle, dagegen eine Achsialverschiebung derselben hervorgerufen wird. Hieraus entstehende fehlerhafte Angaben lassen sich gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch vermeiden, daß der außerhalb der Welle befindliche Teil der Vergrößerungs-Vorrichtung auf einer geeigneten Schlittenführung verschiebbar angebracht und vor jeder Ablesung so verschoben wird, daß die gleiche relative Lage von sich drehendem und stillstehendem Teil der Vergrößerungs-Vorrichtung wie vor der Achsialverschiebung der Welle eintritt.ao displaceable sleeve, or axially displaceable pin penetrating the shaft, differential gear, Planetary gear, electrical or magnetic transmission). When using such intermediate elements, which are based on axial displacement (e.g. sleeve, pin) would now also The scale pointer deflections (in the most general sense) occur when the Wave, on the other hand, an axial displacement of the same is caused. Resulting from this erroneous information can be avoided according to an embodiment of the invention in that the outside of the Shaft located part of the enlarging device on a suitable slide guide slidably mounted and is moved before each reading so that the the same relative position of the rotating and stationary part of the enlarging device as occurs before the axial displacement of the shaft.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.
Fig. ι zeigt eine der einfachsten Ausführungsformen. Die Vergrößerung wird hier durchweg durch ungleicharmige Hebel besorgt, und zwar dreht sich Hebel 1, 2, 3 mit der Welle, während Hebel 5, 6, 7 außerhalb derselben gelagert ist. Der Hebel 2, 3 verschiebt die Hülse 8, in deren Nut ein zur Mitnahme von 5, 6 dienender Gleitbügel, ähnlich wie bei Regulatoren, oder eine Rolle o. dgl. läuft. Ein bei 7 angebrachter Zeiger spielt vor der Ableseskala 9. Statt des hier gezeichneten Hebelwerks können auch vielgliedrige Heberverbin düngen, Rollen, Zahnräder, Zahnstangen, Verbindungen der genannten Teile, hydraulische Vergrößerungsvorrichtungen an einer der beiden Stellen (Teil I oder II) verwendet werden. Wesentlich ist nur, daß der volle Ausschlag der Ablesevorrichtung nicht durch eine ganz und gar mit der Welle sich drehende Vergrößerungsvorrichtung erzeugt wird. Man ist dadurch z. B. imstande, die Bewegung der schweren Hülse und die dadurch verursachte Reibung auf ein Minimum zu beschränken, was wegen des winzig kleinen nützlichen Arbeitsweges (= dem Verdrehungsbogen 1,5 bis 2,5 mm) hier unumgänglich ist.The invention is shown in several exemplary embodiments in the drawing.
Fig. Ι shows one of the simplest embodiments. The enlargement is always done by unequal-armed levers, namely, lever 1, 2, 3 rotates with the shaft, while lever 5, 6, 7 is mounted outside the same. The lever 2, 3 moves the sleeve 8, in the groove of which a sliding bracket serving to take along 5, 6, similar to regulators, or a roller or the like, runs. A pointer attached at 7 plays in front of the reading scale 9. Instead of the lever mechanism shown here, multi-link lifting connections can also be used, rollers, gears, racks, connections of the parts mentioned, hydraulic enlarging devices at one of the two points (part I or II). It is only essential that the full deflection of the reading device is not generated by a magnifying device rotating entirely with the shaft. One is thereby z. B. able to limit the movement of the heavy sleeve and the friction caused by it to a minimum, which is inevitable here because of the tiny useful work path (= the twisting arc 1.5 to 2.5 mm).

Skalenträger 10 mit Hebellager 5 lassen sich zum Ausgleich von Achsialbewegungen der Welle auf einer Schlittenvorrichtung mit der Welle gleichsinnig verschieben. Dies kann von Hand geschehen oder, wie in Fig. 1 gezeichnet, selbsttätig durch die Welle selbst, indem in einer auf der Welle angebrachten Ringnut 13 ein Schleif bügel 14 mitgenommen wird, der durch eine Zugstange 15 den Schlitten verschiebt.Scale carriers 10 with lever bearings 5 can be used to compensate for axial movements move the shaft on a slide device in the same direction as the shaft. this can be done by hand or, as shown in Fig. 1, automatically by the shaft itself, by taking a grinding bow 14 in an annular groove 13 attached to the shaft which moves the carriage by a pull rod 15.

Wenn die Verschiebung von Hand erfolgt, so kann der notwendige Betrag derselben bezw. die wiederhergestellte richtige relative Lage von Welle und Skalenschlitten beispielsweise an der am Skalenschlitten befestigten Hilfszeigervorrichtung (Fig. 2) abgelesen werden. Sie besteht aus dem ungleichartigen Hebel 20, 21, 22, dessen Spitze 20 in einen feinen Riß der Welle eingelegt wird, während der Drehpunkt 21 mit dem Schlitten 10 verbunden ist. Der längere Arm 21, 22 zeigt die Achsialverschiebung der Welle vergrößert an einer Hilfsskala 23, auf deren Nullmarke Punkt 22 nach richtig eingestelltem Schlitten immer wieder einspielen muß.If the shift is done by hand, the necessary amount of the same can be used respectively the restored correct relative position of the shaft and scale slide, for example can be read on the auxiliary pointer device (Fig. 2) attached to the scale slide. It consists of the dissimilar Lever 20, 21, 22, the tip 20 of which is inserted into a fine crack in the shaft while the pivot point 21 is connected to the slide 10. The longer arm 21, 22 shows the axial displacement of the shaft is enlarged on an auxiliary scale 23, to its zero mark Point 22 has to be imported again and again after the carriage has been correctly adjusted.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der zwischen dem sich drehenden (Teil I) und dem im festen Raum gelagerten Teil (Teil II) der\^ergrößerungsvorrichtung bestehende kinematische Zusammenhang bezw. die dazu dienende Vorrichtung so angeordnet werden, daß derselbe gelöst werden kann, zu dem Zweck, eine dauernde Abnutzung der betreffenden Vorrichtung sowohl wie des Vergrößerungsmechanismus überhaupt zu vermeiden. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in Fig 3 bis 5 in mehreren Ansichten dargestellt, und zwar für den Fall, daß der kinematische Zusammenhang durch eine HülseAccording to a further embodiment of the invention, the between the rotating (part I) and the part (part II) of the enlarging device stored in the fixed space existing kinematic relationship respectively. the device used for this purpose can be arranged so that the same can be solved can, for the purpose, a permanent wear of the device in question as well as the To avoid the enlargement mechanism at all. Such a device is for example shown in Fig. 3 to 5 in several views, in the event that the kinematic connection through a sleeve

25 und ein dagegen schleifendes Gleitstück 26 hergestellt wird. Das mit der zweiten Vergrößerungsvorrichtung verbundene Gleitstück25 and a sliding piece 26 which rubs against it is produced. The one with the second enlarger connected slider

26 läßt sich hier durch Herausklappen um die Achse 27 von der stets umlaufenden Hülse 25 trennen. Bei Differential- oder Planetengetrieben werden statt dessen z. B. ein oder mehrere Räder o. dgl. außer Berührung mit dem auf der Welle liegenden Gegenstück gebracht. Bei elektrischer Übertragung erfolgt Abheben der Schleifbürsten.26 can be here by folding out around the axis 27 of the always revolving Separate sleeve 25. In differential or planetary gears z. B. one or more wheels or the like. Brought out of contact with the counterpart lying on the shaft. With electrical transmission the brushes are lifted off.

Um die Anordnung auch bei den höchsten Tourenzahlen statt der schon bei mäßigenAbout the arrangement even with the highest number of tours instead of the moderate ones

Tourenzahlen wegen Beeinflussung der Meßfedern durch die Zentrifugalkraft ganz unbrauchbaren Torsionsdynamometer verwenden zu können, kann der auf der Welle verbleibende Teil (I) des Torsionsindikators ganz oder nahezu ausgeglichen werden, indem z. B. alle größeren Obertragungsteile (Hebel, Zahnradwellen, Rollenachsen usw.) so angeordnet werden, daß ihr Schwerpunkt insThe number of revolutions is completely unusable due to the influence of centrifugal force on the measuring springs To be able to use a torsional dynamometer, the one remaining on the shaft can Part (I) of the torsion indicator can be completely or nearly compensated by z. B. all larger transmission parts (levers, gear shafts, roller axles, etc.) so arranged that their focus is ins

ίο Wellenmittel fällt und auch bei eintretendem Ausschlag sich gar nicht oder nur in verschwindend geringem Maße daraus entfernt. Dadurch werden alle einseitigen Zapfendrücke und daraus sich ergebenden Reibungen vollständig vermieden.ίο wave means falls and also when entering The rash does not disappear from it at all or only to a negligible extent. This completes all unilateral pin pressures and the resulting friction avoided.

Die Fig. 6 und 7 zeigen in Vorderansicht und Oberansicht ein Ausführungsbeispiel an einer nahezu für jede Lage ausgeglichenen Hebelwelle, und die Fig. 8 bis 10 in Vorder-, Ober- bezw. Seitenansicht ein Beispiel für eine vollkommen ausgeglichene Hebelwelle.FIGS. 6 and 7 show an exemplary embodiment in a front view and a top view a lever shaft balanced for almost every position, and Figs. 8 to 10 in front, Upper resp. Side view an example of a perfectly balanced lever shaft.

Für Ausgleichung der Zentrifugal.momente kann in beiden Fällen durch Anbringung geeigneter Gewichte unter 90 oder 120⁰ gesorgt werden (Fig. 7 und 9).For equalization of Zentrifugal.momente appropriate weights may in both cases, by attachment under 90 or 120 made ⁰ (Fig. 7 and 9).

Claims

Patent Claims:

i. Device for the automatic determination of the torque of shafts from their torsion while avoiding special measuring springs, characterized in that that in order to achieve the largest possible deflection for the display device (7, 9) with the known in Way attached to the shaft, the twisting arc only moderately increasing lever mechanism (1, 2, 3) or the like. by means of a positive coupling of any type, another one stored outside the shaft in the resting area Lever mechanism (5, 6, 7) ο. Like. Connected, which increases this rash again transfers to the display device.

2. Apparatus according to claim 1, ■ characterized in that for the purpose of compensation the axial movements of the shaft of the display device receiving the scale carrier (10) on a Slide guide in the same direction as the shaft can be moved automatically or by hand is arranged.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the automatic The scale carrier is displaced by means of an annular groove (13) attached to the shaft, from which a grinding hanger is taken, which moves the slide by means of a pull rod (15).

4. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the displacement of the scale carrier by hand under the control of one in the pivot point (21) with the carriage connected dissimilar lever (20, 22) takes place with its tip in a fine groove of the The shaft is at rest and, at its other end, the axial displacement is enlarged and transferred to an auxiliary scale (23).

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the between the rotating part (sleeve 25) and the part (slider 26) of the enlarging device mounted outside the shaft existing coupling can be interrupted during operation by laying the latter around at will.

6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that for the purpose of balancing the device with high numbers of revolutions arranged on the shaft part (1, 2, 3) of the lever mechanism its center of gravity is moved as far as possible in the shaft center (Fig. 6 to 10).

1 sheet of drawings.