DE166057C

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Publication number: DE166057C
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Description

Mn bet,Mn bet, ίοi/Mtyurügt bcc ίο i / Mtyu lies bcc öiw WMi/L-W a öiw WMi / LW a

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Transmissionsdynamometer , bei dem der Verdrehungswinkel einer zwischen der treibenden und der getriebenen Welle liegenden elastisehen Kupplung auf elektrischem Weg an einem Meßinstrument ablesbar und meßbar gemacht wird.The present invention relates to a transmission dynamometer in which the twist angle an elastic point lying between the driving and the driven shaft Coupling is made readable and measurable by electrical means on a measuring instrument.

Im Gegensatz zu einer auf diesem allgemeinen Prinzip beruhenden, bereits bekanntenIn contrast to an already known one based on this general principle

ίο Einrichtung, bei welcher die Anzeige- und die Registriervorrichtung bei jeder Änderung des Betriebszustandes durch Vermittlung eines Relais in Tätigkeit gesetzt werden, ist gemäß vorliegender Erfindung die Kupplung mit einem Strommeßgerät in einen einzigen Stromkreis geschaltet, der von einem intermittierenden Strom durchflossen wird, dessen mittlere Stromstärke von dem A^erdrehungswinkel der Kupplung abhängig ist.ίο device in which the display and the Registration device for every change in the operating status through the mediation of a Relays are activated, according to the present invention, the clutch is with an ammeter connected into a single circuit followed by an intermittent Current is flowing through, the mean current strength of the A ^ rotation angle of the Clutch is dependent.

Daraus ergibt sich der wichtige Vorteil, daß die Anzeigen stetig sind und daß jede eintretende Änderung des übertragenen Drehmomentes unmittelbar angezeigt und registriert wird.This has the important advantage that the displays are continuous and that each Any change in the transmitted torque is displayed and registered immediately will.

Ein weiterer Vorzug des vorliegenden neuen Dynamometers besteht darin, daß dasselbe zur Anzeige sowohl des Drehmomentes als auch der von der Welle übertragenen Leistung benutzt werden kann; es mißt das Drehmoment, wenn der Strom von einer Stromquelle konstanter Spannung geliefert wird, dagegen die Leistung, wenn sich die Spannung der Stromquelle proportional der Winkelgeschwindigkeit der Welle ändert.Another benefit of the present new dynamometer is that the same can be used to display both torque and power transmitted by the shaft; it measures that Torque, when the current is supplied by a power source of constant voltage, whereas the power, when the The voltage of the power source changes proportionally to the angular velocity of the shaft.

Die neue Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei isolierenden Scheiben, welche auf die miteinander durch eine elastische Kupplung verbundenen Wellen aufgesetzt sind. Diese Scheiben besitzen metallische miteinander verbundene Beläge, welche sich auf der Scheibe über nicht volle i8o° erstrecken. Auf den Belägen schleifen Bürsten, zwischen die eine Elektrizitätsquelle und ein Meßinstrument eingeschaltet ist. Der Verdrehungswinkel der beiden Wellen wird unmittelbar durch den Zeigerausschlag des Meßinstrumentes oder durch den Winkel gemessen, um den man eine der Schleifbürsten drehen muß, bis der Ausschlag des Meßinstrumentes auf Null zurückgeht. In Verbindung mit einem Umdrehungszähler kann man also mittels der vorliegenden Vorrichtung die gesamte übertragene Arbeit messen.The new device consists essentially of two insulating discs, which placed on the shafts connected to one another by an elastic coupling are. These disks have metallic interconnected coatings, which are on of the disk do not extend over a full 180 °. Brushes grind between the surfaces which has an electricity source and a meter turned on. The angle of rotation of the two shafts becomes immediate measured by the pointer deflection of the measuring instrument or by the angle which you have to turn one of the grinding brushes until the deflection of the measuring instrument opens Zero goes back. In connection with a revolution counter you can use the measure the total work transferred in the present device.

Auf den Zeichnungen sind einige Ausführungsformen des neuen Dynamometers dargestellt.On the drawings are some embodiments of the new dynamometer shown.

Fig. ι zeigt ein Schema der gesamten Anordnung. Fig. Ι shows a scheme of the entire arrangement.

Die Fig. 2, 3 und 4 sind weitere schematische Darstellungen, welche die Bürsten in verschiedenen Stellungen mit Bezug auf die Metallbeläge der Scheiben darstellen. Die letzteren sind dabei mit verschiedenen Durchmessern dargestellt, um das Verständnis der Zeichnung zu erleichtern.FIGS. 2, 3 and 4 are further schematic representations showing the brushes in FIG represent different positions with respect to the metal coverings of the discs. the the latter are shown with different diameters in order to understand the Make drawing easier.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform.Fig. 5 shows a further embodiment.

Fig. 6 ist ein Schema des in dem Stromkreis während der Messung fließenden Stromes.Fig. 6 is a diagram of the current flowing in the circuit during the measurement.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung zum unmittelbaren Bestimmen der übertragenen Leistung.7 shows an arrangement for directly determining the transmitted power.

Die antreibende Welle α und die getriebene Welle b tragen je eine Scheibe c bezw. d aus isolierendem Material mit einem Metallbelag e bezw.y, der sich auf einen Winkel von etwas weniger als i8o° erstreckt. Die beiden Metallbeläge sind elektrisch miteinander verbunden, wozu beispielsweise die die beiden Scheiben kuppelnde Schraubenfeder g (Fig. i) benutzt werden kann. Auf den Scheiben c d The driving shaft α and the driven shaft b each carry a disk c respectively. d made of insulating material with a metal coating e or y, which extends over an angle of slightly less than 180 °. The two metal coverings are electrically connected to one another, for which purpose, for example, the helical spring g (FIG. I) coupling the two disks can be used. On the discs cd

ίο schleifen Bürsten h bezw. i, an die ein eine Elektrizitätsquelle j, ein Meßinstrument k und einen Widerstand / enthaltender Stromkreis angeschlossen ist.ίο grind brushes h or. i to which a circuit containing an electricity source j, a meter k and a resistor / is connected.

Die relative Lage der Metallbeläge und Bürsten kann derart sein, daß die eine Bürste h mit ihrem Metallbelag e genau in dem Augenblick in Berührung kommt, wo die andere Bürste i ihren Belag f (Fig. 2) verläßt, oder daß eine Bürste h in Berührung mit ihrem Belag e kommt, bevor die andere i ihren Belag f verlassen hat (Fig. 3). Im ersten Falle fließt kein Strom durch den Stromkreis. Infolgedessen ist der Mittelwert des Stromes gleich Null. Im zweiten Falle fließt ein gewisser Strom in dem Stromkreis, dessen Form in Fig. 6 für den Fall dargestellt ist, daß die elektromotorische Kraft der Elektrizitätsquelle konstant ist, und daß der Stromkreis einen konstanten Widerstand besitzt und seine Selbstinduktion vernachlässigt werden kann. Der Mittelwert des hier erzeugten Stromes ist dann proportional . der AVinkeldrehung, während welcher beide Schleifbürsten gleichzeitig mit ihren Belägen in Berührung stehen.The relative position of the metal coverings and brushes can be such that one brush h comes into contact with its metal cover e exactly at the moment when the other brush i leaves its cover f (FIG. 2), or that a brush h comes into contact comes with its lining e before the other i has left its lining f (Fig. 3). In the first case, no current flows through the circuit. As a result, the mean value of the current is zero. In the second case, a certain current flows in the circuit, the shape of which is shown in Fig. 6, in the case that the electromotive force of the electricity source is constant and that the circuit has a constant resistance and its self-induction can be neglected. The mean value of the current generated here is then proportional. the A-angle rotation, during which both grinding brushes are in contact with their coverings at the same time.

Die mittlere Stromstärke ist von der Drehgeschwindigkeit unabhängig, da die Zeit, während welcher der Strom im Laufe einer Umdrehung fließt, in demselben Maße abnimmt, als die Drehgeschwindigkeit steigt, während die Zahl der Stromstöße in der Zeiteinheit proportional mit dieser Geschwindigkeit wächst. Treten beide Bürsten zu gleicher Zeit in Berührung mit ihren Belägen (Fig. 4), so ist die Zeit, während welcher im Laufe der Umdrehung Strom fließt, ein Maximum. Infolgedessen wird auch der durch das Meßinstrument alsdann angegebene mittlere Stromwert ein Maximum sein. The mean amperage is independent of the speed of rotation, since the time during which the current flows in the course of one revolution decreases to the same extent as the speed of rotation increases while the number of current surges in the unit of time proportional to this speed grows. If both brushes come into contact with their coverings at the same time (Fig. 4), so the time during which current flows in the course of the revolution is a maximum. As a result, the mean current value then indicated by the measuring instrument will also be a maximum.

Der Verdrehungswinkel der getriebenen Welle gegen die treibende Welle kann bei der Vorrichtung auf drei Weisen gemessen werden.The angle of rotation of the driven shaft against the driving shaft can be of the device can be measured in three ways.

I. Die Bürsten stehen mit Bezug auf ihre Schleifkontakte in genau der Stellung von Fig. 2, wo also der Mittelwert des Stromes Null wird. Dreht sich eine der Wellen um den Winkel α gegen die andere (Fig. 3), so tritt Strom in dem Stromkreise auf, und die Größe des Winkels α kann durch den Winkel bestimmt werden, um den man eine der Bürsten drehen muß, bis sie in der Stellung steht, in welcher der Mittelwert des in dem Stromkreis auftretenden Stromes gleich Null ist.I. The brushes are in the exact position of FIG. 2 with respect to their sliding contacts, so where the mean value of the current becomes zero. If one of the shafts rotates through the angle α against the other (Fig. 3), current occurs in the circuit, and the size of the angle α can be determined by the angle through which one of the brushes must be rotated until it is in the position in which the mean value of the current occurring in the circuit is equal to zero.

2. Die Bürsten stehen mit Bezug auf die Metallbeläge in der Stellung, bei welcher der Mittelwert des Stromes ein Maximum. ist (Fig. 4). Der Verdrehungswinkel der beiden Wellen kann durch den Winkel gemessen werden, um den man eine Bürste drehen muß, damit die mittlere Stromstärke wieder ihren Maximalwert annimmt.2. The brushes are in the position in which the Mean value of the current a maximum. is (Fig. 4). The twist angle of the two Waves can be measured by the angle by which one has to turn a brush, so that the mean current strength assumes its maximum value again.

3. Befinden sich die Bürsten anfänglich in einer der beiden vorher behandelten Stellungen, so kann auf dem Meßinstrument die Änderung der mittleren Größe des Stromes abgelesen werden, woraus sich durch Rechnung oder mittels Tabellen und einer Eichung die Größe des Verdrehungswinkels finden läßt.3. If the brushes are initially in one of the two positions discussed above, so on the meter the change in the mean magnitude of the current can be read off, from which the size of the angle of rotation can be determined by calculation or by means of tables and a calibration can be found.

Stehen die Bürsten fest, so sind die Ablesungen unmittelbar an dem Meßinstrument zu machen; sind umgekehrt die Bürsten beweglich, so wird die Messung zweckmäßig in der Weise ausgeführt, daß durch Drehung einer Bürste der Ausschlag des Meßinstrumentes zum Verschwinden gebracht wird.If the brushes are stuck, the readings are directly on the measuring instrument close; conversely, if the brushes are movable, the measurement is expediently carried out in such a way that by rotation a brush the deflection of the measuring instrument is made to disappear.

Bestimmt man außer der in der beschriebenen Weise gemessenen übertragenen Kraft auch noch die Winkelgeschwindigkeit auf go irgend eine geeignete Weise, so wird man durch Multiplikation dieser beiden Größen die gesamte übertragene Leistung erhalten.In addition to determining the transmitted force measured in the manner described even the angular velocity go in any suitable way so one will obtain the total transmitted power by multiplying these two quantities.

Für den Fall, daß der Verdrehungswinkel gemessen wird, indem man von der in Fig. 2 gezeichneten Stellung ausgeht, d. h. in dem Falle, wo die mittlere Stromstärke Null der übertragenen Kraft Null entspricht, läßt sich der Wert der übertragenen Kraft von dem Meßinstrument nur ablesen, wenn die elektromotorische Kraft und der Widerstand des Stromkreises dieselben Größen haben, welche sie bei der Eichung hatten. Ändert sich nämlich die elektromotorische Kraft, so wird sich die mittlere Stromstärke in demselben Maße ändern. Wächst also die elektromotorische Kraft proportional mit der Winkelgeschwindigkeit, so erhält man einen Zeigerausschlag des Meßinstrumentes, welcher einerseits dem Verdrehungswinkel und andererseits der Winkelgeschwindigkeit proportional ist, d. h. also einen Zeigerausschlag, der dem Produkt dieser beiden Größen und somit auch der übertragenen gesamten Leistung proportional ist. Dieses Resultat läßt sich leicht erreichen, wenn man als Elektrizitätsquelle eine magnetelektrische oder eine Dynamomaschine mit konstanter Erregung benutzt, welche beide ja eine der Drehgeschwindigkeit proportionale elektromotorische Kraft ergeben, und wenn man diese Maschine mit einer der Drehgeschwindigkeit des Dynamo-In the event that the twist angle is measured by referring to the one shown in FIG position shown, d. H. in the case where the mean amperage is zero transmitted force corresponds to zero, the value of the transmitted force can be determined by the Read the measuring instrument only when the electromotive force and the resistance of the Circuit have the same sizes as they had during calibration. Changes namely the electromotive force, then the mean current intensity will be in the same Change dimensions. So if the electromotive force grows proportionally with the angular velocity, this gives a pointer deflection of the measuring instrument, which on the one hand the angle of rotation and on the other hand is proportional to the angular velocity, d. H. so a pointer deflection that the Product of these two quantities and thus also the total power transmitted is proportional. This result can be Easily achieved if the source of electricity is a magneto-electric or a dynamo machine used with constant excitation, both of which have an electromotive force proportional to the speed of rotation result, and if you run this machine at one of the rotational speed of the dynamo

meters gleichen oder proportionalen Geschwindigkeit laufen läßt.meters at the same or proportional speed.

Um eine sehr genaue Messung für den Fall zu erhalten, wo es sich um die Leistung einer Maschine handelt, deren Winkelgeschwindigkeit nicht konstant ist, werden während einer Umdrehung anstatt einer Messung mehrere vorgenommen. Wird z.B. die Welle durch einen einzylindrigen Viertaktexplosionsmotor angetrieben, und führt man während jeder Umdrehung nur eine einzige Strommessung aus, so würde man naturgemäß verschiedene Resultate erhalten je nach dem Augenblick, in dem die Strommessung stattfindet. Um mehrere Messungen während jeder Umdrehung der treibenden Welle ausführen zu können, werden die beiden Scheiben des Dynamometers zweckmäßig mit mehreren sich über den gleichen Winkel erstreckenden Metallbelägen versehen. So zeigt z. B. Fig. 5 zwei isolierende Scheiben, welche in der beschriebenen Weise auf die getriebene und die treibende Welle aufgesetzt und durch eine elastische Kupplung miteinander verbunden sind. Jede Scheibe enthält vier metallische Belagstücke e\ e\ e³, e⁴ und /', /², /³, /*, welche sich auf denselben Winkel erstrecken und paarweise elektrisch miteinander verbunden sind, d. h. e¹ mit f^l, e¹ mit f² usw.In order to obtain a very accurate measurement for the case where the power of a machine is concerned, the angular speed of which is not constant, several measurements are made during one revolution instead of one measurement. If, for example, the shaft is driven by a single-cylinder four-stroke explosion engine and only one current measurement is carried out during each revolution, then naturally different results would be obtained depending on the moment at which the current measurement takes place. In order to be able to carry out several measurements during each revolution of the driving shaft, the two discs of the dynamometer are expediently provided with several metal coatings extending over the same angle. So shows z. B. Fig. 5 shows two insulating disks which are placed on the driven and driving shafts in the manner described and connected to one another by an elastic coupling. Each disc contains four metallic covering pieces e \ e \ e ³ , e ⁴ and / ', / ² , / ³ , / *, which extend over the same angle and are electrically connected to one another in pairs, ie e ¹ with f ^l , e ¹ with f ² etc.

Auf den Scheiben schleifen Bürsten h i, welche wiederum an einen eine Elektrizitätsquelle, ein Meßinstrument und einen Widerstand enthaltenden Stromkreis angeschlossen sind. Auch bei dieser Anordnung muß natürlieh der größere Verdrehungswinkel kleiner oder höchstens dem Winkel gleich sein, auf den sich jeder einzelne Metallbelag erstreckt. Mit der beschriebenen Anordnung erhält man während jeder Umdrehung der treibenden Welle vier Stromstöße, wobei die Belagpaare e^lf^l, e'²/'², e³f^B, e^f¹ nacheinander in Wirkung treten. Das Meßinstrument zeigt dann das Mittel von den vier Stromstößen, die von den verschiedenen Belagpaaren abgenommen werden. Infolgedessen entspricht das erhaltene Resultat dem Mittelwert sehr genau. Brushes brush hi, which in turn are connected to a circuit containing an electricity source, a measuring instrument and a resistor, grind on the discs. In this arrangement, too, the larger angle of rotation must of course be smaller or at most equal to the angle to which each individual metal covering extends. With the arrangement described, four current surges are obtained during each revolution of the driving shaft, with the lining pairs e ^l f ^l , e ' ² /' ² , e ³ f ^B , e ^ f ¹ coming into effect one after the other. The measuring instrument then shows the mean of the four current surges taken from the different pairs of pads. As a result, the result obtained corresponds very precisely to the mean value.

Um die Regelung zu erleichtern, können in dem Apparat für die eine Scheibe nur eine Bürste h und für die andere Scheibe ebensoviel Bürsten vorgesehen sein, als diese Metallbeläge besitzt. Die Bürsten und Metallbeläge sind dann so angeordnet, daß jede Bürste nur mit dem zugehörigen Metallbelag in Berührung kommen kann.In order to facilitate the regulation, only one brush h can be provided in the apparatus for one disc and as many brushes as this has metal coatings for the other disc. The brushes and metal coverings are then arranged so that each brush can only come into contact with the associated metal cover.

Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung zur unmittelbaren Messung der übertragenen Leistung. Irgend ein elektrischer Motor m treibt mittels des Dynamometers eine oder mehrere Apparate, z. B. eine dynamoelektrische Maschine an. Zugleich wird eine magnetelektrische Maschine j in Drehung versetzt, um eine der Drehgeschwindigkeit des Dynamometers proportionale elektromotorische Kraft zu erhalten. . Diese magnetelektrische Maschine schickt ihren Strom in das Dynamometer, in dessen Stromkreis ferner ein Meßinstrument k und ein selbstinduktionsfreier Widerstand / liegen. Bei dieser Anordnung hängt der Ausschlag des Meßinstrumentes einmal von dem Verdrehungswinkel, d. h. der übertragenen Kraft ab und ferner von der Geschwindigkeit. Der Winkelausschlag ist also proportional der übertragenen Leistung.Fig. 7 shows a device for the direct measurement of the transmitted power. Any electric motor m drives one or more apparatus, e.g. B. a dynamo-electric machine. At the same time, a magneto-electric machine j is rotated in order to obtain an electromotive force proportional to the rotational speed of the dynamometer. . This magneto-electric machine sends its current into the dynamometer, in whose circuit there is also a measuring instrument k and a self-induction-free resistor /. With this arrangement, the deflection of the measuring instrument depends on the one hand on the angle of rotation, ie the force transmitted, and also on the speed. The angular deflection is therefore proportional to the transmitted power.

Wird der Ausschlag des Meßinstrumentes zur Bestimmung der Leistung benutzt, so kann man durch die Verwendung eines selbstregistrierenden Instrumentes auch die Registrierung der Schwankung der übertragenen Leistung für jeden Augenblick erhalten. Durch Einschalten eines Stromzählers in den Stromkreis kann man auch die gesamte übertragene Leistung messen.If the deflection of the measuring instrument is used to determine the performance, so you can also do the registration by using a self-registering instrument the fluctuation in the transmitted power for each instant. By switching on an electricity meter in the Circuit you can also measure the total transmitted power.

Claims

85 patent claims:

1. Transmission dynamometer with a lying between the driving and the driven shaft and switched into an electrical measuring circuit elastic coupling, characterized in that the coupling (helical spring g) with each revolution of the shaft (a) to which it is attached, the current of a electric current source (j) closes during a period which is proportional to the angle of rotation of the coupling, so that a galvanometer (k), which is connected to the circuit and which measures the average current strength of the intermittent current flowing through this circuit, either when a current source of constant voltage is used indicates transmitted force or, if the voltage of the power source is proportional to the angular velocity of the shaft, the transmitted power.

2. Dynamometer according to claim 1, characterized by two mutually rotatable, with less than i8o ° comprehensive and conductively connected metal coatings (ef) provided insulating disks (c and d), respectively, on the driving shaft (a) . mounted on the driven shaft (b) and connected to one another by a helical spring or the like, as well as by brushes (h and i) sliding on their metal linings (e and f ) between the power source (j) and a measuring instrument (k) are switched on, so that the transmitted force can be seen immediately by reading the

Measuring instrument or be determined indirectly by measuring the angle can around which one of the abrasive brushes have to turn to the rash of the meter.

3. The dynamometer of claim 1 and 2, characterized in that for the purpose of particularly more precisely measurement on the discs (CD) a plurality of pairs of interconnected metal pads (e ^l e ^'2 -.., Ff' ² ■ ■ ■) are provided.

4. Switching of the dynamometer according to claim 1, characterized in that the measuring instrument (k) acts a source of electricity, the voltage of which changes proportionally with the speed of rotation, for. B. a dynamo-electric machine (J, Fig. 7), for the purpose of directly receiving a deflection proportional to the product of the transmitted force and the speed in the measuring instrument.

1 sheet of drawings.