DE2531593A1

DE2531593A1 - Kraftmesseinrichtung

Info

Publication number: DE2531593A1
Application number: DE19752531593
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl Ing Nuernberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-07-15
Filing date: 1975-07-15
Publication date: 1977-02-03
Also published as: JPS5211970A

Description

Kraftmeßeinrichtung Die erfindung bezieht sich auf eine Kraftmeßeinrichtung mit einem an einem Ende in eine Trennwand druckdicht eingespannten Biegerohr als Meßfeder und einem in dessen Innern angeordneten und am anderen freien Ende des Biegerohrs starr befestigten Steuerstab, der die Auslenkung des Biegerohrs unter Einwirkung der Meßgröße auf ein mechanisch-elektrisches Wandlersystem überträgt.
Eine derartige Kraftmeßeinrichtung ist beispielsweise aus der DT-OS 23 11 733 bekannt. Dort ist sie als Teil einer Differenzdruck-Meßeinrichtung beschrieben, bei der eine von der zu messenden physikalischen Größe erzeugte Kraft auf das freie, geschlossene Ende des Biegerohrs einwirkt und dieses auslenkt. Das Biegerohr dient hier gleichzeitig als Meßfeder und als druckdichte Durchführung durch eine Trennwand,-beispielsweise eine Gehäusewand der Meßzelle. Bei der bekannten Kraftmeßeinrichtung sind induktive oder kapazitive 'andleraysteme vorgesehen, deren Komponenten teils am Steuerstab, teils gehäusefest angeordnet sind.
Derartige Systeme sind jedoch empfindlich gegen einstreuende Wechselstromstörsignale und gegen Erschütterungen, thermisch bedingte Dehnungen von Biegerohr, Steuerstab und Halterung des Wandlersystems sind ebenfalls von großem Einfluß und deshalb zu beachten.
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Kraftmeßeinrichtung mit Biegerohr und Steuerstab hinsichtlich des Wandlersystems so zu verbessern, daß die genannten Nachteile nicht oder nicht mehr in vollem Umfang auftreten.
Eine Lösung der Aufgabe wird in einer Kraftmeßeinrichtung der eingangs genannten Art gesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Wandlersystem eine mit Dehnungsmeßstreifen besetzte Biegefeder enthält, die einerseits mit dem freien Ende des Steuerstabs, andererseits mit einem in bezug auf die Trennwand festen Punkt verbunden ist.
Es wird somit ein Wandlersystem verwendet, das einfach und nach erprobten Verfahren herstellbar und gegen Störeinflüsse durch Erschütterung und einstreuenden Störsignalen relativ unempfindlich ist.
Zur ausreichenden Entkopplung des Parallel-Federsystems Biegerohr - Biegefeder genügt es, die konstruktive Auslegung so zu treffen, daß das Verhältnis der Federkonstanten von Biegerohr und Biegefeder 510, vorzugsweise etwa 100,ist.
Zur Vermeidung oder Minderung der Einflüsse von thermisch bedingter Dehnung der einzelnen mechanischen Komponenten der Einrichtung ist es vorteilhaft, diese aus dem gleichen Werkstoff herzustellen.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren 1 und 2 Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt und im folgenden beschrieben.
Figur 1.: In einer Öffnung einer Trennwand 1, beispielsweise einer Behälterwand, ist ein Biegerohr 2 mittels eines Flansches 3 druckdicht eingespannt. Am anderen, freien Ende 4 des Biegerohrs 2 greift senkrecht zur Mittelachse des Biegerohrs 2 die Meßkraft K an. Das Biegerohr 2 wirkt als Meßfeder und wird unter dem Einfluß der Meßkraft K um eine kleine Wegstrecke b 5 ausgelenkt.
Im Innern des Biegerohrs 2 ist ein biegesteifer Steuerstab 5 angeordnet, der mit dem freien Ende 4 des Biegerohrs 2 starr verbunden ist. Das andere Ende des Steuerstabs 5 ist in einem zur Trennwand 1 parallelen Schenkel 6 einer bügelförmigen Halterung 7 gelagert, welche mit ihrem anderen Schenkel 8 mit dem Flansch 3 des Biegerohrs 2 und damit mit der Trennwand 1 verbunden ist. Die Biegefeder 9 mit den Dehnungsmeßstreifen 10 ist hier durch beiderseitigen Materialabtrag senkrecht zu einem Durchmesser auf einem Teilstück des Steuerstabs 5 entstanden. Durch einfache spanabhebende Bearbeitung kann der Stabquerschnitt in einer Ebene zur Angriffsrichtung der Meßkraft so weit verringert werden, dan eine Biegefeder 9 entsteht, deren Federkonstante et-.a hundertmal kleiner ist als die des als eigentliche Meßfeder dienenden Biegerohrs 2. Da hier die Biegefeder 9 und der Steurestab 5 aus einer Stück sind, entsteht ein besonders einfach herstellbares Abgriffsystem.
Figur 2 z zeigt eine Abwandlung des in Figur 1 gezeigten andlersystems. Gleiche Teile sind mit den der Figur 1 entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
Der in dem Biegerohr 2 angeordnete Steuerstab 5 ist an seinem oberen de mit einem schlitz 11 versehen, in welchem ein Znde einer als rechteckige Federplatte 9' ausgebildeten Biegefeder 9 mit den Dehnungsmeßstreifen 10 eingespannt ist. Das andere Fmde der Biegefeder 9 ist in dem Boden 12 einer topfartlgen Halterung 7 befestigt, die wiederum mit de Flansch 3 des Biegerohrs 2 bzw.
mit der Trennwand 1 verbunden ist. Da hier der Werkstoff der rederplatte 9 frei wählbar ist, wird mit dieser Konstruktion eine größere Anspannungsfähigkeit hinsichtlich des Federkonstanten-Verhältnisses an die übrigen Parameter der Xeßeinrichtung erzielt.
In den In den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen liegt die Biegefeder 9 jeweils außerhalb des Biegerohrs 2, was eine gute Zugänglichkeit und Anschußmöglichkeit der Dehnungsmeßstreifen 10 mit sich bringt.
Fs ist jedoch ohne weiteres möglich, unter Verkürzung des Steuerstabs 5 die Biegefedern 9 in das Innere des Biegerohrs 2 zu verlegen, so daß als Halterung 7 für das eine Ende der Meß edel 9 eie kreisscheibenförmige Platte verwendet werden kann, falls dies von der Anwendung her bedingt ist.
o Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche 1.Kraftmeßeinrichtung mit einem an einem Ende in einer Trennwand druckdicht eingespannten Biegerohr als Meßfeder und einem in dessen Innern angeordneten und am andern freien Ende des Biegerohrs starr befestigten Steuerstab, der die Auslenkung des Biegerohrs unter Einwirkung der Meßkraft auf ein mechanisch-elektrisches Wandlersystem überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandlersystem eine mit Dehnungsmeßstreifen (10) besetzte Biegefeder (9) enthält, die einerseits mit dem freien Ende des Steuerstabs (5), andererseits mit einem in bezug auf die Trennwand (1) festen Funkt verbunden ist.
2. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Federkonstanten von Biegerohr (2) und Biegefeder (9) 7 10, vorzugsweise etwa 100, ist.
3. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefeder (9) von einem durch beiderseitigen Materialabtrag senkrecht zu einem Durchmesser entstandenen Teilstück des Steuerstabs (5) gebildet ist.
4. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefeder (9) eine rechteckige Federplatte (9') ist, die in einem Schlitz (11) im freien Ende des Steuerstabs (5) befestigt ist.
5. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Punkt zur Einspannung der Biegefeder (9) in einem zur Trennwand (1) parallelen Teil (6, 12) einer mit dieser verbundenen, bügel- oder topfförmigen Halterung (7) liegt.
6. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Biegerohr, Steuerstab und Halterung aus dem gleichen Werkstoff hergestellt sind.