DE422588C - Integrierender Torsionsmesser (Leistungszaehler) - Google Patents

Integrierender Torsionsmesser (Leistungszaehler)

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DE422588C
DE422588C DEF52079D DEF0052079D DE422588C DE 422588 C DE422588 C DE 422588C DE F52079 D DEF52079 D DE F52079D DE F0052079 D DEF0052079 D DE F0052079D DE 422588 C DE422588 C DE 422588C
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planimeter
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DEF52079D
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/24Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity
    • G01L3/242Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity by measuring and simultaneously multiplying torque and velocity

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Description

  • Integrierender Torsionsmesser (Leistungszähler). Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der vom Erfinder vor etwa 2o Jahren angegebenen integrierenden Torsionsmesser, bei welchen das mittlere Drehmoment einer beliebigen Welle ohne Meßfedern oder Unfer. brechung der Welle durch eine Art Planimeter aus den Augenblickswerten der Verdrehung zweier Wellenquerschnitte gegeneinander selbsttätig integriert und angezeigt wurde.
  • Die bisher bekannten Ausführungsformen dieses vielseitigen Gerätes werden durch kleine Erzitterungen (achsial und radial) der Welle beeinflußt, weil die Integrierrolle auf dem umlaufenden Torsionsmesser, ihre zylindrische oder ebene Gegenfläche,. auf der sie sich abrollt, dagegen im festen Raum gelagert ist. Auch ergab sich eine verhältnismäßig hohe Gleit- oder Rollengeschwindigkeit der Rolle und daher eine starke Abnutzung.
  • Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Mängel dadurch, daß auch die genannte Gegenfläche auf einer der umlaufenden Torsionsmesserscheiben gelagert ist und durch einen geeigneten Lbertragungsmechanismus proportional der Umdrehung der Hauptwelle verlangsamt an der Planimeterrolle vorbeigedreht wird.
  • Die früher stillstehende Gegenfläche führt also hier eine doppelte Drehbewegung aus, erstens samt der Hauptwelle, zweitens gegenüber dieser. Ferner ist dafür gesorgt, daß nach und nach die ganze Gegenfläche (nicht nur eine schmale, mittlere Zone derselben) als Rollbahn für die Rolle dient; hierdurch wird örtliche Abnutzung und Ungenauigkeit vermieden.
  • Die Abb. i bis 3 stellen ein einfaches Schema des neuen Leistungsmessers dar, und zwar Abb. i einen senkrechten Längsschnitt durch die hauptsächlichsten Teile, Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Abb. i, Abb. 3 eine Seitenansicht. Abb. 2 und 3 zeigen die Vorrichtung von rechts gesehen. Abb. ¢ ist teilweise ein Schnitt durch eine Vorrichtung entsprechend Abb. i, jedoch mit radialer Achsenanordnung. Abb.5 ist eine Ansicht, teilweise im Schnitt, ähnlich Abb.3, von zusätzlichen Verbesserungen der Gegenfläche. Abb.6 und 7 sind Schnitte nach den Linien B-B und C-C der Abb. 5, von links gesehen. Abb. 8 und 9 sind vergrößerte Ansichten von Einzelheiten der Abb. 5 bis 7. Abb. io und i i zeigen weitere Abänderungen der Vorrichtung nach Abb. i. Abb. 12 und 13 stellen in Seitenansicht und auch teilweise im Schnitt eine Verbesserung der Wälzrolle in Abb. i bis q. dar. Abb, i¢ gibt teils in Ansicht und teils im Schnitt eine verbesserte Lagerung dcs Zählwerkes, Abb. 15 dasselbe in anderer Ausführung. Alle nicht zur Erläuterung des Erfindungsgedankens nötigen Teile sind weggelassen. In allen Abbildungen sind entsprechende Teile mit entsprechenden Zittern bezeichnet.
  • Das M--ßrohr i, 2 (Abb. i) eines Torsionsmessers ist bei i auf der Welle 61l festgeklemmt und trägt anderseits einen Scheibenarm 2, dem der bei 3 auf der Welle festgeklemmte Gegenarm 3, ¢ in bekannter Weise gegenübersteht. Bei eintretender Verwindung der Welle W verschiebt (verdreht) sich Arm 2 gegen Arm q. (Abb. 2) und bringt dadurch den Hebel 5, 7 durch ein Doppelgelenk 8, 6 zum Ausschlag. Dieser Ausschlag wird durch eine Lenkstange 7, i o auf den Arm i o, i i der Rollengabel 12 übertragen, welche die auf der Achse 1,3 sitzende Planimeterrolle 14 trägt und entsprechend dem Ausschlag der Hebel 5, 7 und i o, i i schrägstellt. Die Achse i i der Rollengabel 12 ist im Arm 18, i 9 der Armscheibe q. gelagert.
  • Abweichend von bekannten Ausführungsformen ist nun die hier beispielsweise zylindrische Gegenfläche 2o (weiterhin kurz »Gegenfläche« genannt), die sich proportional dem zurückgelegten Drehwinkel der Welle W an der Planimeterrolle 14 (weiterhin kurz »Rolle:< genannt) relativ vorbeidrehen soll, an den Armen 19 und 3o, d. h. an der gleichen Armscheibe q. wie die Rollengabel gelagert. Hierdurch wird genaueste Rollendrehung, d. h. Leistungszählung, gewährleistet.
  • Der Antrieb der Gegenfläche 2o proportional dem Drehwinkel der Welle erfolgt z. B. durch das mit der Walzenachse 22 (Abb. i und 3) verbundene Zahnrad 21, das durch die bei 25 gelagerte Schneckenwelle 26, 27 und durch das Wälzrad 28 getrieben wird. Letzteres rollt sich beim Umlauf des Apparates auf dem festen Ring 31, 32 ab, der entweder die Welle W gleichachsig umgibt oder (nicht gezeichnet) um das Meßrohr i, 2 herumgelegt sein kann. Der Ring 34 32 ist irgendwie mit dem festen Raum außerhalb der Welle (z. B. Fundament, Lagerkörper o. dgl.) derart verbunden, daß er am Umlauf mit der Welle W verhindert ist-, er wird weiterhin kurz »Festring:< genannt.
  • Bei der älteren Anordnung wird die Rolle in radialer Richtung an die Gegenfläche gepreßt, also . durch die Zentrifugalkräfte bei hohen Drehzahlen verschieden stark abgehoben. Dieser störende Einfluß kann hier dadurch vermieden werden, daß die Rolle senkrecht zum Radius, also z. B. achsial (Abb. t bis 4) oder tangential oder in irgendeiner dazwischenliegenden Richtung, angedrückt wird. Die Meßgenauigkeit hängt von der genauen Proportionalität der Walzendrehuilg vom Drehweg der Welle W, d. h. dem der Armscheibe 4 und Wälzrolle a8, ab. Letztere kann daher vorteilhaft als Zahnrad ausgebildet werden, das sich auf einer Verzahnung des Festringes 3 i abrollt. Wegen der geringen Widerstände genügt jedoch ein Reibrad 28, insbesondere wenn sein Umfang leicht aufgerauht oder gerändelt ist.
  • In Abb. 12 und 13 ist für den Fall eines Reibrades 28, das während eines Umlaufes der Welle W einen, zwei, drei oder mehr ganze Umläufe macht, eine sehr einfache Korrektureinrichtung dargestellt, welche jeglichen Fehler infolge Gleitung oder Abnutzung periodisch ausgleicht. Zu diesem Zwecke ist am Reibrad 28 ein Stift 8o befestigt, der eine Epizykloide beschreibt (s. Pfeile) und dort, wo er dem Festring 31 am nächsten kommt, zwischen zwei (gegebenenfalls federnde) Korrektionszähne 81 eintritt, die die genaue Lage des Reibrades 28 immer Wieder herstellen. Solche Korrektionszähne können auch an mehreren Stellen des Umfanges des Ringes 31 angebracht sein. Statt der teuren Verzahnung der Umfänge der Teile 28 und 31 sind sonach nur ein Zahn 8o am Rad 28 und ein oder auch zwei Zahnpaare 81 am Ring 31 vorzusehen.
  • Abb. 5 bis i i zeigen Einrichtungen, die der hier als Walze ausgebildeten Gegenfläche 2o nach und nach eine langsame achsiale Zusatzbewegung gegenüber der PlanimeterrolIe 14 erteilen und dadurch verhindern, daß letztere sich allmählich in die Walze 2o an einer Stelle eingräbt, wodurch die Leistungsmessung falsch werden würde. Zwecks gleichmäßiger Ausnutzung der gesamten Walzenfläche wird nämlich die Gegenfläche 2o entweder auf ihrer unverschieblich gelagerten Achse 22 achsial hin und her geschoben (Abb.5 bis 10) oder mit ihrer Achse 22 fest verbunden und zusammen mit ihr achsial verschoben (Abb. i i).
  • In Abb.5 wird die Walze 2o durch die Führungsgabel 45, 46, 47 achsial verschoben, die sich nach Abb. 6 einerseits an der Welle 22, anderseits an der Schraubenspindel 48 achsial führt. Letztere trägt z. B. nach Abb.8 ein Rechtsgewinde 55 und ein Linksgewinde 56, die an den Enden, z. B. bei 57, in einem Bogen ineinander übergehen, und wird durch irgendeine starke Übersetzung ins Langsame, z. B. durch die doppelte Schnekkenradübersetzung 49, 5o, 54 52, 53 von der Walzenwelle 22 oder unmittelbar von der Schneckenwelle 26, 27 aus, langsam gedreht. In das Gewinde 55, 56 greift der um die Achse 6o schwingbare Zahn 58 (Abb. 9), der am Gabelrahmen 45, 46, 47 sitzt und mit diesem auch die Walze 2o verschiebt. Ist der Zahn am Ende des einen Gewindes angelangt; so geht er durch den Bogen 57 in das andere über und schiebt die Walze wieder zurück.
  • Abb. i o stellt eine andere Ausführungsform desselben Gedankens dar. Die Gewindespindel 48 ist hier in eine Bohrung der Walzenwelle 22 verlegt; auf ihr führt sich also die Walze 20 mittels des Zahnes 58 in einem Schlitz 65 der Welle 22 hin und her. Die Spindel 48 wird hier von der Welle 22, z. B. durch eine mehrfache Stirnradübersetzung 66, 67, 68, 69, 7o, langsam gedreht.
  • Statt durch Gewindespindeln kann die Walze 2o auch beispielsweise von einer sich langsam drehenden Scheibe 7 i (Abb. i i) aus achsial bewegt werden, die entweder mit einer Kurvennut (nicht dargestellt) oder nach Abb. i i mit einer Kurbel 72 versehen ist, die die Lenkstange 72, 73, 74 und damit z. B. den Hebel 75, 74, 76 hin und her bewegt, der durch Eingriff in die Ringnut bei 77 die Welle 22 und damit die Walze 20 langsam verschiebt.
  • An Stelle der gezeichneten Einrichtungen zur Verschiebung der Gegenfläche kann jede geeignete andere Einrichtung verwendet werden.
  • Eine weitere Verbesserung des den Erfindungsgegenstand bildenden Leistungszählers kann gemäß Abb. 14 dadurch erreicht werden, daß -das aus Zahnrädern, Zifferblättern usw. bestehende Zählwerk für die Umdrehungen der Planimeterrolle 14 nicht, wie bekannt, auf der im Betriebe ständig bewegten, z. B. um die Achse i i schwingenden Rollengabel 12 befestigt wird, wodurch bei größeren Ausführungen ungünstige Gewichts- und Massenwirkungen entstünden, sondern an der Scheibe 4, etwa durch den Lagerarm 18 der Achse i i.
  • Die Übertragung zwischen der Achse 13 der Planimeterrolle 14 kann irgendwie durch sich drehende oder hin und her gehende Organe erfolgen, welche entweder durch eine Bohrung der Gabelachse ii hindurchgehen oder bei genügendem Abstand zwischen der Achse 13 und dem Zählwerk auch einfach am Achslager18 außen vorbeigehen können.
  • In Abb. 14 geschieht die Übertragung durch eine kleine, auf der Achse 13 befestigte Schnecke, welche ähnlich wie bei Planimetern in das Schneckenrad 85 eingreift, von dem die Bewegung durch die Kugelgelenke 86 und 88; die Wellen 87 und 89, die Zahnräder 9o und 9 i und die Welle 92 auf das Zählwerk 93, 94, 95 weitergeleitet wird. Da es sich um winzige Kräfte handelt, kann statt der Kugelgelenkwellen auch eine einfache biegsame Welle verwendet werden.
  • Abb. 15 stellt eine äquivalente Ausführung mit hin und her gehenden Teilen dar. Auf der Achse 13 sitzt die Schnecke 15, die das mit einer Kurbel 98 versehene Schneckenrad 8 5 antreibt und damit die Lenkstange 99, die Stoßstange ioo, ioi, den auf dem Arm io5 gelagerten Schwinghebel io2, io3, io4 und damit die ins Zählwerk eingreifende Stoßstange io6 hin und her bewegt.
  • Statt der dargestellten Übertragungen zwischen Rolle und Zählwerk kann jede andere Einrichtung sinngemäß Anwendung finden, z. B. elektrische Fernübertragung.
  • Die bisher gegebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung weisen als Planimeter ein sogenanntes Rollenplanimeter auf, dessen Rollenachse jeweils um bestimmte Winkel gedreht wird. Selbstverständlich kann aber auch jede andere Form der Integriervorrichtung angewendet werden, z. B. die des sogenannten Scheibenplanimeters mit radial verschiebbarer Rolle.
  • Ferner kommt jede andere Form der Gegenfläche, der Antriebsvorrichtung für diese, der Anzeige- und der Ablesevorrichtung usw. als gleichwertig für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens in Betracht.
  • Insbesondere stellen die Abb. i, 2, 3, 14 und 15 nur eine eigenartig einfache Anzeige-und Ableseeinrichtung dar nach einer anderen Erfindung des Erfinders. Sie besteht einfach darin, daß die Zifferblätter 16 und 17 oder auch 93 und 94, die hier mit der Welle schnell oder langsam umlaufen, nicht senkrecht zur Achse (für achsiale Beschauung) angeordnet sind, wie bei optischen Meßapparaten mit umlaufenden Skalen ausgeführt, sondern in Ebenen ungefähr parallel der Wellenachse, und zwar derart, daß die Fläche des Zifferblatts in einzelnen Lagen (etwa oben und unten) gerade auf den Beschauer hin oder von ihm weg rotieren (16 und 17 in Abb. i oben, 93 und 94 in Abb. 14 und i5). Dies hat die vorteilhafte Wirkung, daß dann die Skala vom stillstehenden Beobachter mit unbewaffnetem Auge abgelesen werden kann.
  • In schwierigen Fällen kann diese Wirkung durch Anordnung eines oder mehrerer Spiegel (33, 34 in Abb. i und 2) unterstützt werden, die so ausgerichtet sind, daß das Bild der Zifferblätter ungefähr im Wellenmittel erscheint, also nur eine kleine Bewegung, halb auf den Beschauer zu, halb von ihm weg, auszuführen erscheint. Der Strahlengang ist in Abb. 2 durch Linien 3 5 mit Pfeilen angedeutet.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Integrierender Torsionsmesser (Leistungszähler) mit Torsionsmeßscheiben und Planimeterrolle, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche, an der die Integrierrolle sich abrollt, auf den umlaufenden Teilen gelagert ist, auf denen sie proportional dem Drehweg der Torsionswelle gedreht wird.
  2. 2. Leistungszähler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Gegenfläche ein Wälzrad (Reib- oder Zahnrad) dient, das von einem die Welle oder den Torsionsmesser selbst umgebenden Festring eine geeignete Drehbewegung mitgeteilt erhält.
  3. 3. Leistungszähler nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein Zusatzgetriebe, durch welches die Gegenfläche langsam hin und her bewegt wird, so daß ständig neue Stellen die Planimeterrolle berühren.
  4. 4. Leistungszähler nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch eine langsam bewegte Schraubenspindel mit in sich geschlossenem Links- und Rechtsgewinde, welche die Zusatzbewegung der Gegenfläche bewirkt.
  5. 5. Leistungszähler nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch eine langsam rotierende Kurbel- oder Kurvenscheibe, welche die Zusatzbewegung der Gegenfläche bewirkt.
  6. 6. Leistungszähler nach Anspruch i und 2 mit Reibungswälzrad, gekennzeichnet durch eine Korrektionsvorrichtung (8o, 81), die nach einem oder mehreren Umläufen um den Festring durch gegebenenfalls federnde Teile etwaige Fehler der Drehwegübertragung ausgleicht.
  7. 7. Leistungszähler nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung unmittelbar auf einer der umlaufenden Torsionsmesserscheiben oder auch auf dem Meßrohr gelagert ist und ihren Antrieb durch eine von der verstellbaren Planimeterrolle (14) nach außen führende Übertragung (Gelenkwelle, Kurbeltrieb, Kurvenscheibe mit Stiftübertragung o. dgl.) erhält.
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