DE170370C

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Publication number: DE170370C
Application number: DENDAT170370D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Man hat bereits sowohl Einschaltedynamometer wie Dampfindikatoren mit selbsttätigen Integriervorrichtungen versehen. Planimetrierende Indikatoren geben jedoch immer nur die Arbeit einer Zylinderseite, weshalb z. B. für eine vierzylindrige Schiffsmaschine im ganzen acht derartige Instrumente nötig wären. Andererseits ist die hin- und hergehende Trommelbewegung des Dampfindikators für die Rollenbewegung ungünstig. Integrierende Einschaltedynamometer dagegen erfordern eine Teilung der Welle und verhältnismäßig teure Federn und sind für größte Kräfte und bei hohen Tourenzahlen (wegen des Einflusses der Zentrifugalkraft auf die Federn) unbrauchbar.

Diese Nachteile werden durch die Verbindung des vom Erfinder angegebenen, die Größe der übertragenen Kraft mit Hilfe der Torsion der Welle anzeigenden Torsionsindikators mit einer Integriervorrichtung vermieden, da hierbei Federn nicht zur Verwendung kommen und infolge der stetigen Drehung die Momentanwerte der Produkte Verdrehungsbogen χ Elementarweg ohne Unterbrechung summiert werden, was im Gegensatz zu anderen Einrichtungen mit hin- und hergehender Bewegung eine genauere Aufzeichnung ergibt. Dabei kann die Vorrichtung an beliebigen Stellen einer vorhandenen Welle ohne Schwierigkeit angebracht werden und, da die Welle weder unterbrochen ist, noch deren Lage durch die Zentrifugalkraft beeinflußt wird, bei den höchsten Leistungen (20 000 PS. auf Schnelldampfer Kaiser WiI-helm II) und höchsten Tourenzahlen Verwendung finden.

Gemäß der Erfindung wird ein in passender Anordnung ausgeführter Torsionsindikator, ζ. B. eine der vom Erfinder im Jahrbuch der Schiffbautechnischen Gesellschaft beschriebenen Ausführungsformen mit irgend einer geeigneten, z. B. einer auf dem Scheibenoder Rollenplanimeter-Prinzip beruhenden selbsttätigen Integriervorrichtung ausgerüstet und auf die Welle, deren Energiestrom gemessen werden soll, aufgesetzt. Durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Indikators usw. hat man es alsdann in der Hand, der Einheit, z. B. der Rollendrehung, einen beliebigen gewünschten Wert in Meterkilogrammen zu erteilen. Der Betrag der durch das Instrument bezw. die Welle in einer beliebigen Zeit durchgeströmten Energie kann dem Beobachter in irgend einer geeigneten Weise mitgeteilt werden, beispielsweise durch Glockensignale nach Durchgang einer bestimmten Anzahl Meterkilogramme oder durch jedesmalige Aufzeichnung auf einem Papierstreifen oder durch ein sich mitdrehendes Zählwerk oder Ablesung an der Integrierrolle selbst oder durch ein außenliegendes Zählwerk o. dgl. Auch kann die Integrier- und Zählvorrichtung in irgend einer Weise mit einem Torsionsindikator zur Aufzeichnung eines Diagramms

Claims

verbunden sein, so daß die Angaben der Integriervorrichtung mit denen der Diagramme verglichen werden können.

Der Torsionsindikator nach dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel besteht im wesentlichen aus einem mit seinem einen Ende auf der betreffenden Welle 13 befestigten Rohr 14, aus zwei Scheiben, von denen die eine 21 auf dem einen Ende des

ίο Rohres, die zweite 20 ihr gegenüber auf der Welle befestigt ist, und aus einem die Anzeigevorrichtung proportional der Verdrehung der beiden Scheiben gegeneinander bewegenden doppelarmigen Hebel 1, 2, 3, der bei 2 an der Scheibe 20 drehbar befestigt ist und dessen kürzerer Arm 1-2 mit der Scheibe 21 verbunden ist.

Die Eichung des Instrumentes läßt sich durch die bei allen Torsionsindikatoren angewendete Mikrometerschraube, welche eine ganz genaue künstliche Relativverschiebung an derjenigen Stelle herzustellen gestattet, wo sonst die Relativverschiebung infolge des Verdrehungsbogens eintritt, ganz besonders einfach vornehmen, indem man der Vergrößerungsvorrichtung I, 2, 3 durch diese Schraube eine Verstellung erteilt, welche einem genau bekannten Verdrehungsbogen entspricht, und zusieht, welche Rollendrehurig nach irgend einer bekannten Anzahl Umdrehungen eintritt. Ähnlich erfolgt die Bestimmung der Nullagen für die spannungslose Welle, in der also N_e = ο ist.

Fig. I und 2 zeigen im Grundriß bezw.

Seitenansicht in schematischer Darstellung eine der einfachsten Ausführungsformen für den Fall eines Rollenplanimeters. Die Planimeterrolle 7 ist in einer Gabel 6 gelagert, die in einem von der Scheibe 20 ausgehenden Arm 12 drehbar ist. Die Rolle 7 berührt den Umfang einer zur Welle konzentrischen Hülse 19 und je nach ihrer Stellung rollt sie sich darauf ab bezw. gleitet auf ihr. Die Hülse ist achsial verschiebbar, um die Vorrichtung außer Tätigkeit setzen zu können. Die Vergrößerung des Verdrehungsbogens ist durch Hebel 1, 2, 3 und 8, 9 gedacht, welche statt eines Schreibstiftes oder neben diesem die Gabel 6 und damit die darin gelagerte Planimeterrolle 7 derart schräg zu ihrer Fortbewegungsrichtung stellen, daß beim Fortschreiten der Rolle über die ihr gegenüberstehende Fläche 19 die Rollendrehung proportional dem Produkt aus Verdrehungsbogen (d. h. Drehmoment) X relativem Gleitweg ist. Dieser relative Gleitweg muß natürlich bei allen derartigen Instrumenten genau proportional dem gleichzeitig von der Kurbel bezw. der Welle zurückgelegten Weg (Drehwinkel oder zugehöriger Bogen) sein, was bei vorliegender Ausführungsform einfach dadurch erfüllt ist, daß die der Rolle gegenüberliegende Fläche eine im ruhenden Raum gelagerte Zylinderfläche ist, während die Rolle mit der Geschwindigkeit der Wellendrehung über dieselbe hinweggeführt wird. Statt dessen kann auch z. B. jedes Differential- oder Planetengetriebe, wie bei den neueren Torsionsindikatoren des Erfinders, überhaupt verwendet werden, das einen dem Winkelweg der Welle proportionalen Gleitweg der Rolle (bezw. der Schreibstifte) herstellt. Ebenso kann jede andere Anordnung einer Planimetriervorrichtung Verwendung finden, wie auch anstatt der Teilung 10 ein Zählwerk oder eine andere geeignete Anzeigevorrichtung vorgesehen sein kann.

Fig. 3 dient zur Erläuterung der Theorie der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform. Der Ausschlag des Punktes 3 und der ihm gleiche des Punktes 9 (Fig. 1) ist proportional dem Verdrehungsbogen und damit auch dem momentanen Drehmoment. Dieser Ausschlag ist = Armlänge 5-9 X sin φ, wobei φ der Winkel zwischen Rollenachse und Fortbewegungsrichtung ist. Da die Armlänge 5-9 konstant ist, so ist sin φ immer proportional dem jeweiligen Drehmoment. Andererseits ist mit Bezug auf Fig. 3 die Rollendrehung O Q. (für einen absoluten Rollenweg OP) = OPx sin φ, wobei φ der gleiche Winkel wie oben ist. Da nun O P proportional dem momentan zurückgelegten Winkelweg der Rolle ist, sin φ aber proportional dem gleichzeitigen Drehmoment, so stellt das Produkt beider, nämlich die Rollendrehung, die geleistete Arbeit (Moment Χ Winkelweg) dar. Da die Rolle sich immer weiter dreht, so summiert (integriert) sie die einzelnen Elementararbeiten.

Pate nt-A ν Sprüche:

i. Vorrichtung zur Bestimmung der durch eine Welle übertragenen Arbeit durch selbsttätige planimetrische Summierung der sich aus dem Verschiebungsbogen und Elementarweg bei jeder Kraftentwicklung ergebenden Einzelwerte, dadurch gekennzeichnet, daß mit der einen Scheibe (20) o. dgl. eines die Torsion der Welle in bekannter Weise anzeigenden Apparates (14, 20, 21) eine Integriervorrichtung verbunden ist, deren Einstellung durch die Verdrehung der beiden Scheiben (20, 21) gegeneinander proportional dem jeweiligen Verdrehungsbogen und deren Antrieb gleichfalls durch den Apparat proportional der Drehung der Welle erfolgt.
2. Eine Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Torsionsanzeiger umlaufende Planimeterrolle (7) o. dgl. mit einer zur Welle konzentrischen stillstehenden Hülse (19) o. dgl. in Berührung ist.
3. Eine Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Übertragung eines gewissen Betrages der geleisteten Arbeit jedesmal ein akustisches oder elektrisches Signal gegeben wird, so daß ein außen liegendes Zählwerk entbehrlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.