DE2333503A1

DE2333503A1 - Vorrichtung zum messen von kraeften oder drucken

Info

Publication number: DE2333503A1
Application number: DE19732333503
Authority: DE
Inventors: Klauspeter Boeckelmann; Guenther Dr Ing Poklekowki
Original assignee: FOERDERUNG DER EISENHUETTENTEC
Current assignee: FOERDERUNG DER EISENHUETTENTEC
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1973-07-02
Publication date: 1975-01-23
Also published as: NL7408936A; DE2333503C2; LU70390A1; GB1474078A; IT1015487B; FR2236171B3; BE817101A; FR2236171A1

Description

Gesellschaft zur Förderung der Kisenhüttentechnik mbH M- Düsseldorf, Breite Straße 27

Vorrichtung zum Messen von Kräften oder Drucken

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen von Kräften oder Drucken mit einem ein gummielastisches Material lückenlos umschließenden Behälter mit einer als von der Meßgröße unter Komprimierung des gummielastxschen Materials verschiebbaren Kolben ausgebildeten Wand.

Eine Vorrichtung dieser Art ist nach der DT-AS 1 299 135 bekannt. Dabei ist seitlich an den Behälter über einen Meßkolben die eigentliche Messeinrichtung angeschlossen, so daß die gesamte Anordnung verhältnismäßig raumgreifend ausfällt. Auch ist es nach der US-PS 3 130 382 bekannt, gummielastisches Material zur Übertragung einer Meßgröße zu verwenden, wobei das gummielastische Material zwischen einem von der Meßgröße beaufschlagten Kolben und einer

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Stahlmembran angeordnet ist, Bei der Belastung kommt es hierbei zu Deformationen der Stahlmembran, die in verschiedenen Bereichen mit Dehnungsmeßstreifen versehen ist und somit eine elektrische Messung gestattet. Die dabei verhältnismäßig kompliziert gestaltete Meßeinrichtung erfordert wie auch die bekannten Kraftmeßdosen eine Bauhöhe, die in vielen Fällen nicht zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art zu schaffen, wobei nicht nur ein sehr einfacher und somit wenig störanfälliger Aufbau erreicht werden soll, sondern auch eine erhebliche Verringerung der Bauhöhe erzielt wird, so daß sich diese Vorrichtung besonders gut für die Messung der Walzkraft in Walzgerüsten anwenden läßt. Dabei soll ebenfalls eine ausreichende Meßgenauj,gkeit erzielt werden, zumal die damit insbesondere zu messenden Walzkräfte wichtige Messwerte sind, die zuverlässig und reproduzierbar zur Verfügung stehen müssen. Die Bauhöhe der neuen Vorrichtung soll auch unter beengten Platzverhältnissen einen nachträglichen Einbau gestatten, ohne daß dabei die bei üblichen Kraftmessdosen bestehenden Mindestwerte des Verhältnisses zwischen erforderlicher Bauhöhe des Federkörpers und dessen tragendem Querschnitt eingehalten werden müssen. Es soll in gleicher Weise möglich sein, die Kräfte bei einem außermittigen Angriff zuverlässig zu messen.

Die vorstehend beschriebene Zielsetzung wird bei einer Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in das gummielastische Material ein Metalldraht mit hoher Druckabhängigkeit seines spezifischen Widerstandswertes eingebettet ist, an dessen Anschlußenden eine an sich bekannte Einrichtung zur Widerstandsmessung angeschlossen ist.

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Mit dieser ungewöhnlich einfachen Anordnung wird das Grundprinzip der üblichen, mit Dehnungsmeßstreifen arbeitenden Kraftmessdosen aufgegeben. Am einfachsten läßt sich die Erfindung mit einem hydraulischen System vergleichen, bei welchem die Kraftmessung auf eine Druckmessung verlagert wird. Somit vermag die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dann genaue Werte zu liefern, wenn die auf ihren Kolben wirksame Kraft außermittig angreift, da die Krafteinwirkung auf den Kolben sich als konstanter Druck im ganzen Hydraulikmedium fortsetzt. Da es möglich ist, grundsätzlich eine beliebig niedrige Füllhöhe des vom gummielastischen Material gebildeten Hydraulikmediums vorzusehen, läßt sich die neue Vorrichtung auch mit ungewöhnlich geringer Bauhöhe herstellen. Dabei tauchen jedoch die bei üblichen abgeschlossenen Hydrauliksystemen bekannten DichtungsSchwierigkeiten zwischen Kolben und Zylinderwand sowie die damit insbesondere über längere Betriebszeiten hinweg verbundenen Leckverluste nicht auf. Vielmehr können die DichtungsSchwierigkeiten praktisch selbst dann als behoben angesehen werden, wenn zwischen Kolben und Zylinderwand verhältnismäßig viel Spiel besteht. Sot mit kann insbesondere auch keine die Messung behindernde Reibung zwischen Kolben und Zylinderwand auftreten.

In vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung wird als gummielastisches Material kaltvulkanisierender Silicon-Kautschuk verwendet.

In die Schicht aus gummielastischem Material ist der Metalldraht zweckmäßig als Wicklung, insbesondere mäanderförmig, eingebettet. Als Metall kann beispielsweise Manganin oder eine Silber-Mangan-Legierung verwendet werden, wobei es wesentlich ist, daß eine möglichst hohe Druckabhängigkeit des spezifischen Widerstandes einerseits und andererseits ein möglichst geringer Temperaturkoeffizient besteht. Werkstoffe

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dieser Art finden sich beispielsweise von Christof Rohrbach "Handbuch für elektrisches Messen mechanischer Größen", VDI-Verlag 1967, Seiten 124-125, beschrieben.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, bei welcher der Aufbau der neuen Vorrichtung schematisch dargestellt ist. Man erkennt einen Zylinderkörper 1, in welchem die Schicht 2 aus vulkanisiertem Silicon-Kautschuk eingebettet ist. Diese Schicht wird mittels des stempeiförmigen Kolbens 3 beaufschlagt, wobei ein beträchtliches Spiel zwischen der Wand des Zylinders und der Außenfläche des Kolbens besteht. Damit dieses Spiel möglichst groß gehalten werden kann, ist im Ausführungsbeispiel ein sonst entbehrlicher Dichtungsring 4 vorgesehen.

Bei der Belastung des Kolbens 3 mit einer Kraft wird der Druck in der vulkanisierten Silicon-Kautschuk-Schicht gesteigert, ohne daß es zu einer nennenswerten Deformation kommt. Infolge dieser Drucksteigerung ändert der in die Silicon-Kautschuk-Schicht eingebettete Widerstandsdraht 5 seinen spezifischen Widerstand, so daß eine Widerstandsänderung gemessen werden kann, auf Grund welcher sich eine Aussage über den Druck im Zylinder und somit auch über die den Kolben 3 beaufschlagende Kraft machen läßt. Wesentlich ist, daß der Widerstandsdraht 5 so gleichmäßig wie möglich auf den tragenden Querschnitt der Fläche der Silicon-Kautschuk-Füllung verteilt ist. Die Widerstandsmessung kann grundsätzlich in beliebiger Form vorgenommen werden, jedoch eignen sich Brücken-Messverstärker insbesondere für die genannte Messung.

Untersuchungen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben ergeben, daß bei hoher Messempfindlichkeit eine sehr gute Linearität und Nullpunkts-Konstanz bei vernachlässigbarer

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Hysterese besteht. Damit werden die Eigenschaften der sonst üblichen Kraftmessdosen erreicht, jedoch kann eine sehr geringe Bauhöhe eingehalten werden, als deren obere Grenze
3 bis 4 cm angesehen werden können. Die hiermit messbaren
Kräfte können beispielsweise im Bereich von 1.000 Mp liegen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1.) Vorrichtung zum Messen von Kräften oder Drucken mit einem ein gummielastisches Material lückenlos umschließenden Behälter mit einer als von der Messdose unter Komprimierung des gummielastischen Materials verschiebbarer Kolben ausgebildeten Wand, dadurch gekennzeichnet, daß in das gummielastische Material ein Metalldraht mit hoher Druckabhängxgkeit seines spezifischen Widerstandswertes eingebettet ist, an dessen Anschlußende eine an sich bekannte Einrichtung zur Widerstandsmessung angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gummielastische Material kaltvulkanisierender Silicon-Kautschuk ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und !^dadurch gekenn zeichnet, daß der Metalldraht aus Manganin besteht.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Metalldraht mäanderförmig in der Schicht aus gummielastischem Material derart angeordnet ist, daß er auf die tragende Fläche dieser Schicht gleichmäßig verteilt ist.

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