DE230747C

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Publication number: DE230747C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

-JV* 230747-KLASSE 42 k. GRUPPE -JV * 230747- CLASS 42 k. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. November 1909 ab.Patented in the German Empire on November 9, 1909.

Gegenstand vorliegender Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Achsialkräfte rotierender Wellen, insbesondere des auf eine Propellerwelle wirkenden Achsial-Schubes. Bei den bisher üblichen Schubmessern wurde zu diesem Zweck in die Welle eine Kupplung eingebaut, welche aus elastischen Scheiben bestand. Die Größe der durch den Achsialschub hervorgerufenen gegenseitigen Annäherung dieser elastischen Scheiben galt dann als Maß für die Größe des ausgeübten Schubes. Diese Anordnung hatte den Nachteil, daß die Kupplungsscheiben mit dem ganzen Achsialdruck ständig belastet wurden, solange ein solcher vorhanden war.The present invention relates to a device for measuring the axial forces rotating shafts, in particular the axial thrust acting on a propeller shaft. In the case of the previously common thrust knives, a coupling was built into the shaft for this purpose, which is made of elastic Washers. The size of the mutual caused by the axial thrust The approximation of these elastic disks was then taken as a measure of the size of the exercise Thrust. This arrangement had the disadvantage that the clutch disks were constantly loaded with the entire axial pressure, as long as there was one.

Durch den Gegenstand vorliegender Erfindung wird nun eine derartige dauernd große Beanspruchung dadurch vermieden, daß die Kupplungsscheiben mit Anschlägen versehen sind, welche nach geringer Durchbiegung einer oder beider Scheiben die auf den einen Wellenteil ausgeübte Druck- oder Zugbeanspruchung unmittelbar auf den anderen übertragen. Die Messung des Schubes selbst erfolgt, da infolge der Anschläge die Größe der elastischen Durchbiegung nicht mehr als Maß für den auf die Welle ausgeübten Schub gelten kann, durch Feststellung des Druckes einer Flüssigkeit, welche so lange zwischen die Kupplungsscheiben eingepumpt wird, bis dieselben ihre vor der Ausübung eines Propellerschubes innegehabte Mittelstellung bezüglich der obenerwähnten Anschläge wieder einnehmen. Der gesamte Propellerschub ist dann durch den Flüssigkeitsdruck aufgenommen, und die Höhe desselben ergibt ein unmittelbares Maß für die Größe des Schubes selbst.The subject matter of the present invention now makes such a permanently large one Stress avoided by providing the clutch disks with stops are, which after a slight deflection of one or both discs, the on one part of the shaft Immediately transfer the exerted compressive or tensile stress to the other. the Measurement of the thrust itself takes place because the size of the elastic deflection is due to the stops can no longer be taken as a measure of the thrust exerted on the shaft by determining the pressure of a liquid, which is pumped in between the clutch disks until they are theirs prior to the exercise of a propeller thrust held middle position with respect to the above-mentioned Resume attacks. The entire propeller thrust is then absorbed by the fluid pressure and the altitude this gives a direct measure of the magnitude of the thrust itself.

Die Zeichnung stellt in Fig. 1 und 2 bzw. 3 und 4 den Erfindungsgegenstand im Längsund Querschnitt in zwei beispielsweisen Ausführungsformen dar.The drawing represents in Fig. 1 and 2 or 3 and 4, the subject of the invention in the longitudinal and Cross-section in two exemplary embodiments.

In die Propellerwelle α, auf welche in der Pfeilrichtung ein Achsialschub ausgeübt wird, ist an einer Stelle eine Scheibenkupplung b eingeschaltet, deren etwas elastische Wände bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 einen Hohlraum c zwischen sich einschließen. Bei Ausführung einer Messung wird dieser Raum c dadurch mit einer Druckflüssigkeit gefüllt, daß letztere in eine mit dem Hohlraum c ständig in Verbindung stehende Wellenbohrung d durch Öffnungen e, welche in den Ringraum f einer die Achse oder Welle umgebenden, nicht drehbaren Muffe g münden, von der Pumpe h hineingedrückt wird. In die die Pumpe h mit dem Ringraum f verbindende Rohrleitung i ist ferner eine doppelte Abflußleitung k und m eingebaut, von welchen die erstere durch ein Ventil η geöffnet werden kann, während in die zweite ein Sicherheitsventil I eingeschaltet ist. Diese Abflußleitungen münden in einem Behälter p, von welchem der durch den Motor e angetriebenen Pumpe h die Betriebsflüssigkeit wieder zugeführt wird. Die geringe, zwischen Welle und Muffe g. an den Seiten der letzteren austretende Flüssigkeitsmenge wird durch die Leitungen q. gleichfalls dem Behälter p In the propeller shaft α, on which axial thrust is exerted in the direction of the arrow, a disk clutch b is switched on at one point, the somewhat elastic walls of which enclose a cavity c between them in the embodiment according to FIGS. 1 and 2. When a measurement is carried out, this space c is filled with a pressure fluid by the fact that the latter opens into a shaft bore d , which is constantly connected to the cavity c, through openings e, which open into the annular space f of a non-rotatable sleeve g surrounding the axis or shaft, is pushed in by the pump h . In the pipeline i connecting the pump h to the annular space f there is also built a double discharge line k and m , of which the former can be opened by a valve η , while a safety valve I is switched on in the second. These discharge lines open into a container p, from which the operating fluid is fed back to the pump h driven by the motor e. The small one between the shaft and the socket g. The amount of liquid escaping from the sides of the latter is passed through lines q. likewise the container p

zugeführt. Die Kupplung der Wellenteile a erfolgt außer den am Rande dicht miteinander verbundenen Scheiben b ferner auch noch . durch einen Bajonettverschluß ν w. Die beiden Teile dieses Verschlusses sind derart ausgeführt, daß beim Fehlen jeglichen Wellenschubes zwischen den Enden der Wellenteile a in beiden Längsrichtungen etwas Spiel bleibt. Diese Mittelstellung der Kupplung wird durchfed. The coupling of the shaft parts a also takes place in addition to the disks b which are tightly connected to one another at the edge. by a bayonet closure w ν. The two parts of the closure are designed such that in the absence of any thrust between the shaft ends of the shaft parts a is some play in both longitudinal directions. This middle position of the clutch is through

ίο den Ausschlag η zweier um die Zapfen s drehbarer Taster t angezeigt, welche" mit ihren unteren Enden während der Messung auf den Kupplungsscheiben nahe der Welle aufliegen. Bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 ist nur der äußere Teil der Scheiben b stark elastisch, während der an die Welle α anschließende Teil derselben genügend stark ausgebildet ist, um den bei einer Messung zwischen den Scheiben herrschenden Flüssigkeitsdruck ohne Durchbiegung aufnehmen zu können. Durch Begrenzung der Flüssigkeitskammer c auf den zwischen diesen starren Scheibenteilen liegenden Raum werden die elastischen Scheibenteile von jedem Flüssigkeitsdruck befreit. Die entsprechende Abgrenzung des Raumes c wird durch eine biegsame, zwischen den Kupplungsscheiben in entsprechender Höhe angebrachte Ringmembran χ erreicht.ίο the deflection η of two buttons t rotatable around the pin s displayed, which "rest with their lower ends during the measurement on the clutch disks near the shaft. In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, only the outer part of the disks b is highly elastic while the α to the shaft adjoining part thereof is made sufficiently strong to be able to absorb the pressure prevailing in a measurement between the discs fluid pressure without bending. limiting the liquid chamber c to the lying between these rigid disk parts area, the resilient disc portions of each The corresponding delimitation of space c is achieved by a flexible annular diaphragm χ attached between the clutch disks at the appropriate height.

Diese Ringmembran ist an ihrem einen Ende mit der einen Kupplungshälfte und an ihrem anderen Ende mit einer Druckscheibe y verbunden, welche sich an die andere Kupplungsscheibe anlegt. Die Anordnung dieser besonderen Druckscheibe y hat den Vorteil, daß eine Trennung der Kupplungsscheiben b voneinander möglich ist, ohne daß deshalb auch die Membran gleichzeitig gelöst werden muß.This annular diaphragm is connected at one end to one coupling half and at its other end to a pressure disc y which rests against the other coupling disc. The arrangement of this special pressure disk y has the advantage that the clutch disks b can be separated from one another without the membrane having to be released at the same time.

Die Wirkungsweise ist nun folgende:The mode of action is now as follows:

Der Schub des Propellers wird, solange eine Messung nicht stattfindet, sowohl beim Vorwärts- . wie Rückwärtsgang des SchiffesThe thrust of the propeller is, as long as a measurement does not take place, both at Forward. like reverse gear of the ship

. unmittelbar durch die Vorsprünge' des Bajonettverschlusses ν w bzw. durch besonders angeordnete Druckflächen von einem Wellenteil α auf den anderen übertragen, wobei die Kupplungsscheiben c sich entsprechend dem geringen Spiel zwischen den Teilen des Bajonettverschlusses auch nur unbedeutend durchbiegen. Zwecks Messung des Schubes in der Pfeilrichtung wird in den Raum c zwischen den Scheiben b unter allmählicher Steigerung des Druckes eine Flüssigkeit durch die Pumpe h so lange hineingedrückt, bis die freien Enden der an die Kupplungsscheiben angelegten Taster t durch ihren gegenseitigen Abstand um die Größe u anzeigen, daß die Wellenenden den gleichen Abstand voneinander haben wie vor dem Auftreten des zu messenden Schubes, d. h. daß der gesamte Propellerschub durch den Flüssigkeitsdruck aufgenommen wird. Bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 sind in dieser Stellung die elastischen Teile der Kupplungsscheiben frei von Biegungsbeanspruchungen. Die allmähliche Drucksteigerung der von der Pumpe geförderten Flüssigkeit wird durch entsprechendes Schließen des Ventils η erreicht, wodurch der Überlauf zum Gefäß p mehr und mehr gedrosselt wird. Durch entsprechende Eichung des Manometers kann man den ausgeübten Propellerschub unmittelbar an diesem ablesen.. transferred directly through the projections' of the bayonet catch ν w or by specially arranged pressure surfaces from one shaft part α to the other, the clutch disks c bending only insignificantly according to the small play between the parts of the bayonet catch. To measure the thrust in the direction of the arrow, a liquid is pressed into the space c between the disks b with a gradual increase in pressure by the pump h until the free ends of the buttons t applied to the clutch disks by their mutual distance by the size u indicate that the shaft ends are the same distance from each other as before the occurrence of the thrust to be measured, ie that the entire propeller thrust is absorbed by the liquid pressure. In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, the elastic parts of the clutch disks are free from bending stresses in this position. The gradual increase in pressure of the liquid conveyed by the pump is achieved by appropriate closing of the valve η , as a result of which the overflow to the vessel p is more and more throttled. The applied propeller thrust can be read directly from the pressure gauge by appropriate calibration of the manometer.

Durch das angegebene Verfahren kann auch jeder beliebige, auf andere Weise entstandene, in einer Richtung auf eine Achse oder Welle ausgeübte Schub festgestellt werden.Any other, otherwise created, thrust exerted in one direction on an axis or shaft can be detected.

An dem Erfindungsgegenstand wird ferner auch nichts geändert, wenn statt des flüssigen ein gasförmiges Druckmedium, z. B. Druckluft, bei entsprechender Ausgestaltung der Vorrichtung benutzt wird.Furthermore, nothing is changed in the subject matter of the invention if instead of the liquid a gaseous pressure medium, e.g. B. compressed air, with an appropriate configuration of the device is used.

Desgleichen ist es nicht notwendig, daß bei Messung des Achsialschubes sich die elastischen Scheiben, b stets in spannungslosem Zustände befinden. Es kann vielmehr auch ein Teil des Schubes in den durch die Anschläge der Kupplung gegebenen Grenzen in der bisherigen Weise durch die Biegungsspannung der Scheiben aufgenommen werden, während dem übrigen Teil des Achsialschubes das zwischen die Scheiben eingeführte Druckwasser das Gleichgewicht hält. Die Größe des jeweiligen Achsialschubes läßt sich dann auf Grund entsprechender Eichungen einerseits aus der Größe des Anschlages u, andererseits aus der Höhe des Flüssigkeitsdruckes bestimmen. Die in den Fig. 3 und 4 zwecks Abgrenzung des Hohlraumes c verwandte Membran kann ferner auch eventuell unter Fortfall der Druckscheibe y durch jede beliebige andere achsial verschiebbare Dichtung ersetzt werden.Likewise, it is not necessary that the elastic disks, b are always in a tension-free state when measuring the axial thrust. Rather, part of the thrust can be absorbed in the previous manner by the bending stress of the disks within the limits given by the stops of the clutch, while the remaining part of the axial thrust is balanced by the pressurized water introduced between the disks. The size of the respective axial thrust can then be determined on the basis of corresponding calibrations on the one hand from the size of the stop u and on the other hand from the level of the liquid pressure. The membrane used in FIGS. 3 and 4 for the purpose of delimiting the cavity c can furthermore be replaced by any other axially displaceable seal, possibly with the omission of the pressure disk y.

Natürlich ist es nicht unumgänglich erforderlich, beide Scheiben elastisch auszubilden. Der zum Einführen des Druckmittels notwendige Hohlraum kann vielmehr auch von einer elastischen und einer starren Scheibe gebildet werden.Of course, it is not absolutely necessary to make both disks elastic. Rather, the cavity required for introducing the pressure medium can also consist of an elastic and a rigid disk are formed.

Claims

Patent Claims:

1. Procedure for measuring the axial forces acting on a shaft by means of an elastic pair of disks, characterized in that one of the disks formed cavity is filled for measurement with hydraulic fluid or compressed air, so that the discs, their centers usually lie next to each other during operation, diverge.

2. Elastic measuring coupling for performing the method according to claim 1, da-

characterized in that by the arrangement of attacks, which only one allow slight mutual longitudinal displacement of the shaft parts coupled to one another, a significant stress on the clutch plates due to the direct transmission of the thrust from the one part of the shaft to the other if there is too little pneumatic or hydraulic Pressure between the coupling parts or when changing the direction of the thrust is avoided.

3. Elastic measuring coupling according to claim ι and 2, characterized in that that the stops are formed by parts of a bayonet catch, which the coupling parts fastened to the two shaft ends under preservation a small margin in the longitudinal direction connects with each other.

4.. Elastic measuring coupling according to claim i, characterized in that the Clutch disks are particularly elastic on the outer circumference and between the Discs located cavity in such a way by a mutual axial displacement of the clutch disks permitting seal is subdivided that the one for the pressure medium certain space is limited only by the inner rigid parts of the clutch disks.

5. Elastic measuring coupling according to claim 4, characterized in that the an axial displacement of the coupling parts permitting seal from a to the Clutch disks attached membrane consists.

6. Elastic measuring coupling according to claim ι and 4, characterized in that that at least one clutch disc is subdivided in such a way that a separation the clutch disks without simultaneously loosening the axially displaceable seal is possible.

1 sheet of drawings.