DE2157188C3 - Zugspannungsmesser für Drähte, Seile u. dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrittt einen Zugspannungsmesser für Driihte. Seile u. dgl., bei welchem das Seil aus der durch zwei einander fest zugeordneten Fuhrungsstutzen gegebenen Richtung durch ein aus zwei Hcbelar men und einer am gelenkigen Verbindungspunkt der beiden Hebelarme drehbar befestigten Anlenkrolle bestehenden Ablenkurgan /wischen diesen Stützen ausgelenkt ist.

Derartige Zugspannungsmesser werden als Lastindikator bei Vertauungseinrichtungen an Erdöl- und Gashohrungen benutzt.

Die dynamometrische Messung der Kräfte mit einem Seil, das einem Zug im Ruhe- oder Bewcgungszustand unterworfen ist. mit Hilfe eines Zugspannungsmessers der eingangs genannten Art bzw. durch eine Messung der Resultate der beiden Zugkräfte aus dem Deflektionspunkle ist bekannt. Diese Methode weist ilen Nachteil auf, nicht genau zu sein, da der Wert der Resultante der beiden Zugkräfte vom De- So flektionspunkt sich für kleine Schwankungen des Deflektionswinkcls stark ändert. Bei Seilen. Ketten oder Transmissioiisriemen, welche einem Zug in fort schreitender Bewegung unterworfen sind, hangt der Resultantuiwert der beiden Zugkräfte im Deflektionspunkt von der Entfernung zwischen den Achsen der zwei Transmissionsseheiben ab. welche die Geometrie des Deflektionssystems bestimmen. Demzufolge wird eine Wiedereichung des Apparates für jeden Transmissionstyp separat benötigt.

Zur Messung der Spannung von Transmissionsriemen ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei welcher ein auf den Transmissionsriemen gedrücktes Rad von einem Kniehebel getragen wird, auf dessen Ende ein von einer Feder belasteter Hebel einwirkt (deutsche Auslegeschrif't 1 136 850). Die beiden Hebelarme des Kniehebels sind miteinander gelenkig verbunden und bilden zusammen mit der in ihrem gemeinsamen Gelenkpunkt gelagerten Ablenkrolle das Ablenkorgan. Da hier die Hebelarme gegenüber dem Seil verschiedene Richtungen einnehmen können und da dei Kraftangriff der Feder gegenüber dem Seil ebenfalls in verschiedenen Richtungen je nach der Seilspannung erfolgt, ist die Kraft nicht linear proportional der Auslenkung. Für die Messung der Fadenspannung eines in Spinn-, Zwirn- und ahnlichen Maschinen mit bewegtem Fadenführer verarbeiteten Faden ist eine Fadenzugmeßvorrichtung bekanntgeworden, bei der der Faden zwischen zwei Stützen ausgelenkt wird. Diese Stutzen sind durch ein kompliziertes Hebelsystem miteinander verbunden. Zur Auslenkung dient eine Rolle, welche im wesentlichen senkrecht zur Fadenach«e bewegt ist. In dem Hebelsystem wird die Rolle so geführt, daß sie immer gleichen Abstand /u den beiden Stützen aufweist. Ein in der Bewegungsrichtung der Rolle wirkender Druckmesser gibt die fadenspannung an (deutsche Patentschrift 71S744).

Bekanntgeworden ist auch ein Zugspannungsmesser fur Drahte. Seile od. dgl., bei welchem das Seil aus der durch /wei teste Stutzpunkte gegebenen Richtung abgelenkt wird und der die Seilablenkung erzeugende Teil :'ul die von den festen Stutzpunkten angewandte Seilseite wirkt und bei der der auf die An/eige\01 richtung wirkende oder dieselbe tragende Teil, mit welchem die die Meßkraft lieternde Feder verbunden ist. das zweckmäßig um die Seilstarke wi stellbare Ablenkungsorgan tragt (deutsche Patentschrift 427 <S24). Bei allen diesen Vorrichtungen findet eine Messung in Richtung senkrecht /ur Seilachst· statt Dadurch wird das Meßergebnis vom Auslenkungswmkel des SHles abhängig.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln eine Möglichkeit zu schaffen, im wesentlichen unabhängig vom Auslenkungswinkel des Seiles die Mes sung der Zugspannungskräfte durchzuführen.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß der erste Hebelarm direkt und der /weite Hebelarm über einen in Richtung der I ängsachse dieses Hebelarmes wirkenden Kraftmesser an Anlenkpunkten. die im Abstand der Stützen der Führungsrolle des Seiles angeordnet sind, angelenkl sind, daß der den Kraft messer aufnehmende Hebelarm eine gabelförmige Ausbildung aufweist, die zur Führung und zur Festlegung tier Mindestlänge dieses Hebelarmes parallel /um Kraftmesser im Wirkeingriff mit der Stutze steht, und daß die IJmlcnkpunkte des /u überwachenden Seiles /u ilen zugeordneten Drehachsen des Ablcnkorganes stets gleichen Abstand aulweisen.

liei dieser Anordnung mißt das Druckmeßgerät in Richtung des Lenkers und damit in Richtung des aus gelenkten Seiles. Hierdurch ist eine Unabhängigkeit vier Messung vom Auslenkungswinkcl erreicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, daß man die Messung der Zugspannungskräfte unabhängig vom Auslenkungswinkel des Seiles durchführen kann, wenn die /wei Hebelarme des Ablenkorganes nur stets parallel zum ausgelenkten Seil angeordnet sind und die Kraftmessung in Längsrichtung eines der Hebelarme und damit in Richtung des Seiles erfolgt.

Die Erfindung hat folgende Vorteile:

Die Erfindung gestattet die dynainomi-trische Messung durch Ablenkung der reellen Zug-Kraft aus einem Seil, das im Ruhestand oder in einem fortschreitenden Bcwegungs/us.and einer Zug-Kraft unterwor-

fen ist. in dem die Selbstbeseitigung der Meßfehler, die von ('.er Veränderung des Deflektionswinkel u hervorgerufen sind, gesichert sind.

Der Apparat sichert in der Verwirklichungsvariante eines Lastindikators für das tote Ende eines Kabels, eine Meßgenauigkeit der Kraft aus dem Kabel, die mit der eigenen Genauigkeit des dynamometrische 1 Gebers gleichwertig ist. ohne eine besondere Seilkoptkausche /.υ benötigen. Man projektiert ihn aiso als Lastindikator für leichte Bohranlagen und Schürfbohranlagen oder als transportierbaren Präzisionslaslindikator.

Der Apparat sichert in der Verwirklichungsvariante einesTorsiometers für Transmissionen mit Kette oder mit Riemen eine Meßgenauigkeit der Kraft aus der Kette oder aus den Transmissionsriemen bzw. des übertragenen Torsionsmomentes, die mit der eigenen Genauigkeit des dynamometrischen Gebers gleichwertig ist und von dem Abstand /wischen den Transmissionsscheiben ahhängig ist.

Die Frtindung im an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten AusführungsbcSpieles naher erläutert. Hs zeigt

Fm. 1 eine geometrische Darstellung der Anordnung der I eile des Zugspannungsmcssers,

Fig. 2 ein Austuhiungsbcispiel eines ZugspannungsiiK-sners fur einen Flaschenzug.

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Zugspannungsmessers für Ketten- und Radtrieb.

In F ig. 1 ist die Anordnung der Teile des Zugspan- 3" nungsmessers dargestellt. 111 welcher ein Seil 1. das durch einen Zug mit der Kraft F beansprucht ist. an zwei unbeweglichen Stutzen 2 und 3 mit einer Ablenkrolle 4 ausgelenkt ist. so daß die beiden ausge lenkten Seilzweige la und lh mit der Achse des Seils einen Auslenkungswinkel « bilden.

Die Ablenkrolle 4 ist .111 dem einen F.nde eines Lenkers 5 von unveränderlicher Lange und an dem einen Finde eines weiteren I enkers 6 von veränderlichcr I ange angebracht. Der Lenker 6 von \eriindcrlieher I ange schließt ein Dynamometer (Druckmeßger.. ' in Form eines Hydraulikzylinders 7 eines dvn.inometrischen hydraulischen Gehers ein, dessen Arbeitshub von verschiedenen Störungsfaktoren abhangt: Ausdehnung der flüssigkeit, die Zusammen druckung eines remanenteii Luftpolsters usw. Die zwei Lenkei 5 und 6 sind mit ihren zwei anderen Finden an zwei in festem Abstand stehenden Belestigungselementcn 8 und 9 angelenkt. Sie sind ebenso lang wie die deflektierten Seilzweige 1« und 1/) und verlaufen zu diesen parallel. Somit ist der Winkel zwischen den zwei Lenkern 5 und 6 mit dem Winkel zwischen den zwei Seilzweigen 1« und lh gleich.

Der Deflektionswinkel des Seils 1 kann zwischen den Werten α und «„durch die Längenänderung des Lenkers 6 vom Werte hc bis zum Werte /»„<■ schwanken, entsprechend dem Arbeitshub des Hydraulikzylinders des dynamometrischen hydraulischen Gebers 7, welcher der Wirkung verschiedener Störungsfaktoren unterworfen ist. In diesem Fall dreht sich der Lenker 5. der eine unveränderliche Länge ab hat, um das Befestigungsmittel 8, so daß die Ablenkrolle 4 sieh um das Drehzentrum vom Punkt b bis zum Punkt /> dreht. Für kleine Variationen des Deflektionswinkcls (I, d. h. für die praktischen Arbeitsbedingungen des dynamometrischen hydraulischen Gebers, kann man mit geringen geometrischen Näherungen in Betracht ziehen, daß das Parallelogramm zybc ein durch Drehung um den Punkt α deformierbares Parallelogramm ist, so daß es durch die Drehung das Parallelogramm zy„b_uc wird. Da man durch die ursprünglichen geometrischen Bedingungen die Gleichartigkeit und die Parallelität der Seiten ze, yb, y_ab_o sichert, erhält man auch eine Parallelität der Seiten zy und bc bzw. zy, und /)/.

Auf Grund dieser geometrischen Bedingungen resultieren die mechanischen, statischen Gleichgewichtsbedingungen der Wirkungskräfte. Die beiden Zugkräfte T aus den abgelenkten Seilzweigen 1 α und \b bleiben beständig unabhängig von der Variation des Deflektionswinkels a. Sie setzen sich zusammen mit folgenden Resultanten R- 2.T. sin α für den Deflektionswinkel η und R₁, — 2.T. sinu_a für den Deflektionswinkel «„. Durch die Rolle 4 übertragen sich die Kräfte R bzw. R_n vom Punkt ν zu b bzw. vom Punkt v„ /u />,. Man verwirklicht gleichzeitig die Zerlegung der Kräfte R bzw. R₀ nach der Richtung der Achsen der Lenker 5 und 6, die. nachdem sie mit den deflektierten Seilzweigen la und lh ständig parallel bleiben, bewirken, daß die Kräfu aus den Lenkern 5 und 6 die ganze Zeit mit den deflektierten Seilzweigen 1« und 1 /) gleich hleiben.

Im Ausfühl ungsl >i'ispiel der 1 1 g. λ ist ein Zugspannungsmesser fur Bedienungssysteme mit Flaschenzügen MMi Bohranlagen der Erdölsonden und Gassonden durgestellt. Das Seil 1 ist zwischen zwei unveränderlichen Stützrollen 2 und 3 mit Hilfe einei Ablenkrolle 4 iiisgelenkl. wodurch die zwei Zweige des deflekiiuten Seils Ik und Ib gegen die Achse lies Seils 1 den Detlektionswiiikel α bilden. Die Ab lenkrolle 4 ist an dem einen F.ndc 5« des Lenkers 5 von unvcr.ludet lieher Lange und .111 dem einen Finde 6« des Lenkers 6 von veränderlicher Länge gelagert, welcher einen hydraulischen dynamometrischen Kompressionsgeber 7einsehließt. Der Lenker 6endet in einer Führungsgabel <W>, die die Stütze 9 überlaßt. Der Lenker 6 stützt sieh auf das eine Finde Ta des Hvdniulikzylindi'is 7. Hierzu dient die Lagerung 6c, die sieh zwischen der Lagerstelle (»a und der Gabel 6/1 befindet, die zur Lagerung und Führung des anliefen Lndes lh des Hydraulikzylinders 7 dient.

Dank diesel Art der Lagciung und Anlenkung ändert sieh bei Variation des Arbeitshubes des Dynamometers 7 die Arbcitslänge des Lenkers 6, aber die Koaxialität des Hydraulikzylinders 7 mit dem Lenker 6 bleibt bewahrt.

Man kann demgemäß die reelle Kraft, die aul den Lenkern ständig ausgeübt ist. unabhängig von den Veränderungen des Deflektionswinkels <t bzw. von den Veränderungen der Arbeitslänge des Lenkers 6 messen. Sowohl die Stützen der unbeweglichen Rollen 2 und 3 als auch die Stutzen 8 und 9 der Deflektionsstangen 5 und 6 sind auf einer gemeinsamen Tragplatte 10 befestigt.

Die Druckvariationen des Dynamometers 7 sind nac'r. Durchlaufen eines Pulsationsdämpfers 11 von einem Anzeigesystem 12, das für eine kontinuierliche Angabe und Registrierung der Kraft aus dem Seil geeignet ist, erfaßt. In der Fig. 3 läßt sich das Deflektionssystem im Falle einer Kette oder eines Transmissionsriemens, welcher einem Zug in fortschreitender Bewegung unterworfen ist, wegen der Verwirklichung eines sich selbst anpassenden Zugspannungsmessers für die Transmissionen, die insbesondere bei den Bohranlagen der Petroleumindustrie benutzt sind, an-

wenden. In dieser Variante hat der Apparat eine Konstruktion, die dem Apparat der Fig. 2 ähnlich ist, mit dem Unterschied, daß die Kette oder der Transmissionsriemen sich in fortschreitender Bewegung bclindet. Demzufolge ist gemäß dieser Variante die Kette oder der Transmissionsriemen 1 gegenüber einer Transmissionsscheibe und einer freien Rolle 3 mit Hilfe der Ablenkrolle 4 deflektiert. Das so geschaffene geometrische Deflektionssystem ist nicht von dem Abstand zwischen den zwei Transmissionsscheiben 2 und 13 abhängig und kann ein vermindertes Lichtraumprofil angesichts der Montierung im Inneren des Transmissionsgehäuses gegenüber der Transmissionsscheibe 2 haben, welche im Rahmen des Dcflektionssystems benutzt ist.

Das System der Lenker ist ähnlich demjenigen der ersten Variante, mit dem Unterschied, daß die gemeinsame Platte 10 für die Lagerungen des Deflcktionssystems eine besondere konstruktive Form insofern hat, als es auf dem Transmissionsgchäuse befestigt ist und in seiner geometrischen Position gegenüber dem Drehzentrum der Transmissionsscheibe 2 gebunden ist. Die Druckvariationcn des Dynamometers 7sind mit Hilfe eines Anzeigesystems verwirklicht, welches ebenfalls demjenigen aus der erston Variante ähnlich ist, mit Rücksicht auf die kontinuierliche Angabe und Registrierung der Kraft T auf der Kette und dem Riemen bzw. der peripherischei Kraft T der Transmissionsscheibe mit dem Radius r welche direkt dem Torsionsmoment M₁ proportiona ist, das gemäß der klassischen Relation M₁ = T übertragen ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Zugspannungsmesser fur Drähte. Seile u. dgl-, hei welchem das Seil aus der durch zwei einander fest zugeordneten Führungsstüt/en gegebenen Richtung durch ein aus zwei Hebelarmen und ei ner am gelenkigen Verbindungspunkt der heiden Hebelarme drehbar befestigten Ablenkxolle bestehenden Ablenkorgan zwischen diesen Stützen ausgelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hebelarm (5) direkt und der zweite Hebelarm (6) über einen in Richtung der Längsachse dieses Hebelarmes (6) wirkenden Kraftmesser (7) an Anlenkpunkten (8, 9), die im Ab- »5 stand der Stützen der Führungsrollen (2. 3) des Seiles (1) angeordnet sind, angelenkt sind, daß der den Kraftmesser (7) aufnehmende Hebelarm (6) eine gabelförmige Ausbildung (6h) aufweist, die zur Führung und /ur Festlegung der Mindestlange *° dieses Hebelarmes (6) parallel /um Krattinesser (7) im Wirkeingriff mit der Stütze (9) steht, und dall die Umlcnkpunkle des /u überwachenden Seiles /u den zugeordneten Drehachsen (5«, 5/', ft/?)des Ablcnkorganes(4,5. 6) stets gleichen Abstand aufweisen.