DE2444036A1 - Vorrichtung zur messung der von einem ringfoermigen pruefling, insbesondere einem wellendichtring, ausgeuebten radialkraft - Google Patents

Vorrichtung zur messung der von einem ringfoermigen pruefling, insbesondere einem wellendichtring, ausgeuebten radialkraft

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DE2444036A1
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Gerhard Dipl Ing Dr T Kastreuz
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Volkswagen AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/005Sealing rings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0028Force sensors associated with force applying means
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Description

  • Vorrichtung zur Messung der von einem ringförmigen Prüfling, insbesondere einem Wellendichtring, ausgeübten Radialkraft Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der von einem ringförmigen Prüfling, insbesondere einem Wellendichtring, ausgeübten, nach innen gerichteten Radialkraft mit einem unter Spaltbildung längsgeteilten Dorn zum Aufspannen des Prüflings mit einem vorgegebenen Durch messer, mit die Teile des Dorns haltenden Biegefedern sowie mit einer Dehnungsmeßstreifen auf den Biegefederms enthaltenden Meßschaltung für die durch die Radialkraft hervorgerufene Spaltweitenänderung.
  • Vorrichtungen dieser Art - allerdings mit einer Meßuhr für Spaltweitenänderungen - sind bekannt. Würde man bei ihnen die Meßuhr durch Dehnungsmeßstreifen ersetzen, ergäbe sich die aus Figur 1 ersichtliche Anordnung: Zwei Birgefedern 1 und 2 sind mit ihren in der Figur unteren Enden starr an der Grundplatte 3 befestigt, während ihre in der Figur oberen Enden mit den beiden zwischen sich den Spalt 4 einschließenden Teilen 5 und 6 des allgemein mit 7 bezeichneten Dorns verbunden sind. Der Dorn besitzt die beiden konischen Bereiche 8 und 9, die das Aufschieben des Prüflings auf den den vorgegebenen Durchmesser d aufweisenden Prüfbereich 10 erleichtern. In Abhängigkeit von der Größe der durch die Pfeile P angedeuteten, vom Prifling auf den Dorn ausgeübten Radialkraft erfolgt eine gewisse Verringerung der Weite des Spalts 4 durch Biegen der Biegefedern 1 und 2; das Maß dieser Änderung der Spaltweite wird über die Krümmung der Biegefedern 1 und 2 durch auf diesen vorgesehene Dehnungsmeßstreifen in einer Brückenschaltung ermittelt.
  • Es gibt nun zwei Möglichkeiten für den Aufbau der Brückenschaltung: Beispielsweise können die vier in einer horizontalen Ebene liegenden Dehnungsmeßstreifen 11 bis 14 zu einer Brücke zusammengeschaltet werden. In diesem Fall besitzt die Anordnung zwar eine relativ große Empfindlichkeit, jedoch hängt das so gewonnene elektrische Meßsignal, also das Ausgangssignal der Brückenschaltung, ab von der Lage des Angriffspunktes der Radialkraft P. Die Lage dieses Punktes, also letztlich der Abstand des Einleitungsortes der Radialkraft P von den Dehnungsmeßstreifen 11 bis 14, wird aber in so starkem-Maße von der Konstruktion des jeweiligen Prüflings und auch durch Reibung beeinfluß, daß die Genauigkeit der Messung unzureichend ist.
  • Dieser Nachteil läßt sich vermeiden, wenn man die Brückenschaltung nicht nur aus in einer Höhe liegenden Dehnungsmeßstreifen aufbaut, sondern aus Paaren 11 und 14 sowie 15 und 16 von in zwei verschiedenen Höhen liegenden Meßstreifen. Diese Meßschaltung besitzt den großen Vorteil der Unabhängigkeit von der Lage des Angriffspunktes der Radialkraft P, jedoch ist die Empfindlichkeit geringer als im Falle der zuerst beschriebenen Schaltung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Ungenauigkeiten bezüglich der Lage der Ebene der Einleitung der Radialkraft zumindest keinen nachteiligen Einfluß auf die Meßgenauigkeithaben und dennoch eine hohe Empfindlichkeit vorliegt. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefedern den Dorn zwischen sich einschließend symmetrisch und parallel zu diesem angeordnet und über im wesentlichen senkrecht zu ihnen und zu den Teilen des Dorns verlaufende steife Verbindungselemente mit jeweils einem der Teile des Dorns verbunden sind.
  • Während also bei der obigen Vorrichtung, wie sie anhand Figur 1 im einzelnen erläutert wurde, die Biegefedern und die Teile des Dorns in Richtung einer gemeinsamen Achse aufeinanderfolgen, liegen bei der Erfindung die Biegefedern und die Teile des Dorns nebeneinander; sie bilden zusammen mit den Verbindungselementen eine Anordnung, die im Querschnitt etwa die Form eines W besitzt. Im einzelnen kann die Anordnung konstruktiv so getroffen sein, daß auf einer Grundplatte senkrecht je Biegefeder ein starrer, im Bereich seines freien Endes in Richtung auf den Dorn überkragender Träger angeordnet ist, an dessen überkragendem Bereich ein Ende der in Richtung auf die Grundplatte weisend angeordneten Biegefeder befestigt ist, an deren anderem Ende eines der Verbindungselemente befestigt ist.
  • Ein dem Meßprinzip derartiger Vorrichtungen innewohnendes Problem besteht darin, daß die Messung zwar beim Auf spannen des Prüflings auf einen Dorn mit einem vorgegebenen Durchmesser - in Figur 1 mit d bezeichnet - erfolgen soll, aber zur Gewinnung eines Meßsignals sich die Weite des dort mit 4 bezeichneten Spalts verringern muß, also die Messung letztlich auf einer Verringerung des Durchmessers d beruht. IEn muß also daran interessiert sein, zur zumindest weitgehenden Wahrung der Prüfbedingungen die Änderung der Spaltweite und damit die Durchbiegung der Biegefedern möglichst gering zu halten. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird diese Bedingung dann am besten erfüllt, wenn die Ebene der Einleitung der Radialkraft in den Dorn zumindest annähernd zusammenfällt mit der Ralbierungsebene der freien Längen der Biege federn.
  • Ein diese Bedingung erfüllendes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 2 und 3 erlautet, von denen Figur 2 eine Seitenansicht und Figur 3 eine Draufsicht in Höhe der in Figur 2 mit III»III bezeichneten Schnittebene darstellen. Figur 4 schließlich zeigt die Meßschaltung.
  • Betrachtet man zunächst die sich auf die Konstruktion beziehenden Figuren 2 und 3, so sind auf der Grundplatte 20 zwei sich senkrecht erstreckende Träger 21 und 22 befestigt, die im Bereich ihrer nach innen überkragenden Enden 23 und 24 jeweils eine der Biegefedern 25 und 26 tragen.
  • Ebenso wie die Träger 21 und 22 im Vergleich zu den Biegefedern 25 und 26 steif ausgebildet sind, sind die Biegefedern 25 und 26 mit ihren in der Figur oberen Enden starr an den überkragenden Bereichen 23 und 24 befestigt, z.B.
  • durch Verschrauben.
  • An den freien unteren. Enden der Biegefedern 25 und 26 ist jeweils eines der sich quer erstreckenden Verbindungselemente 27 und 28 befestigt, die die beiden Teile 29 und 30 des allgemein mit 31 bezeichneten Dorns tragen. Zwischen diesen beiden Teilen oder Hälften 29 und 30 erstreckt sich wiederum ein Spalt 32, dessen Weitenveränderung ein Iaß für die durch die Pfeile P angedeutete Radialkraft eines auf den den Durchmesser d aufweisenden Bereich 33 des Dorns 31 aufgeschobenen Prüflings ist.
  • Mit 34 und 35 bzw. 36 und 37 sind zwei auf den Biegefedern 25 und 26 in verschiedenen Höhen angeordnete Paare von Dehnungsmeßstreifen bezeichnet, deren Zusammenschaltung-Figur 4 wiedergibt. In dem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Paare 34, 35 und 36, 37 in gleichen Abständen von den ihnen jeweils benachbarten Enden der sie tragenden Biegefedern 25 und 26; ferner fällt die Mittenebene 38 der freien Bereiche der Biegefedern 25 und 26 zusammen mit der Ebene der Krafteinleitung (Pfeile P).
  • Wie sich gezeigt hat, liegt dann bei gleicher Größe des elektrischen Meßsignals, das in Figur 4 mit U bezeichnet ist, die kleinste Verringerung der Spaltweite vor. Zu ergänzen ist, daß die Speisespannung der Brückenschaltung gemäß Figur 4 mit Us bezeichnet ist.
  • Ein Vergleich der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den Figuren 2 und 3 mit der Ausführung gemäß Figur 1 zeigt folgendes: Geht man von der Voraussetzung aus, daß beide Vorrichtungen die gleiche Empfindlichkeit besitzen, so müssen die für die Flächenträgheitsmomente und die Widerstandsmomente des Querschnitts der Biegefedern maßgeblichen Abmessungen derselben gleich sein. Diese sind in Figur 1 nur bezüglich der Biegefeder 2 eingezeichnet und mit hl bezeichnet; die entsprechende Dimension ist in Figur 2 nur bezüglich der Biegefeder 26 eingezeichnet und dort mit h2 bezeichnet.
  • Bei im übrigen gleichen Abmessungen der Biegefedern und gleichen Abstanden 11 und 12 der Dehnungsmeßstreifen voneinander erhält man dann im Falle der erfindungsgemäßen Konstruktion eine Spaltweitenänderung, die erheblich kleiner ist als die Spaltweitenänderung in der ersten Konstruktion.
  • Geht man dagegen von gleichen Spaltweitenänderungen aus, so liefert die erfindungsgemäße Vorrichtung eine erheblich größere MeßspannungU, d.h. sie besitzt eine größere Empfindlichkeit.
  • Zusammenfassend kann man also feststellen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung je nach dem Anwendungsfall so ausgelegt werden kann, daß sie steifer ist (also die Spaltweitenänderung kleiner ist) oder daß die Empfindlichkeit (also die MeßspannungU) größer ist als bei der zuerst beschriebenen Vorrichtung.

Claims (3)

ANSPRUCHE
1. Vorrichtungzur Messung der von einem ringförmigen Prüfling, insbesondere einen Wellendichtring, ausgeübten, nach innen gerichteten Radialkraft mit einem unter Spaltbildung längsgeteilten Dorn zum Aufspannen des Prüflings mit einem vorgegebenen Durchmesser, mit die Teile des Dorns haltenden Biegefedern sowie mit einer Dehnungsmeßstreifen auf den Biegefedern enthaltenden Meßschaltung für die durch die Radialkraft hervorgerufene Spaltweitenänderung, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefedern (25, 26) den Dorn (31) zwischen sich einschließend symmetrisch und parallel zu diesem (31) angeordnet und über im wesentlichen senkrecht zu ihnen (25, 26) und zu den Teilen (29, 30) des Dorns (31) verlaufende steife Verbindungselemente (27, 28) mit jeweils einem der Teile (29, 30) des Dorns (31) verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Einleitung der Radialkraft (P) in den Dorn (31) zumindest annähernd zusammenfällt mit der Halbierungsebene (38) der freien Längen der Biegefedern (25, 26).
3. Vorrichtung nacn Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Grundplatte (20) senkrecht je Biegefeder (25, 26) ein starrer, im Bereich seines freien Endes in Richtung auf den Dorn (31) überkragender Vräger (21, 22) angeordnet ist, an dessen überkragendem Bereich (23, 24) ein Ende der in Richtung auf die Grundplatte (20) weisend angeordneten Biegefeder (25, 26) befestigt ist, an deren anderem Ende eines der Verbindungselemente (27, 28) befestigt ist.
DE2444036A 1974-09-14 1974-09-14 Vorrichtung zur messung der von einem ringfoermigen pruefling, insbesondere einem wellendichtring, ausgeuebten radialkraft Pending DE2444036A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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