DE881265C

DE881265C - Impulsgesteuerte Drehmomentmesseinrichtung

Info

Publication number: DE881265C
Application number: DEL9597A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Giertz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1951-07-19
Filing date: 1951-07-19
Publication date: 1953-06-29

Description

Impulsgesteuerte Drehmomentmeßeinrichtung Zur Messung der Drehmomente schaltet man zwischen die, antreibende und die: angetriebene Maschine eine Torsionswelle und mißt den Torsionswinkel als Maß dies auf tretenden Drehmoinents. Bei dem üblichen Verfahren wurden dabei. auf jeder Seite der Welle Skalenscheiben angebracht und die Winkeldrehung beider stroboskopisch ermittelt. Es sind auch Vorschläge bekanntgeworden, bei denen Lochscheiben auf beiden Wellenenden verwendet wurden, die einen hiirdurchgehenden Lichtstrahl modulierten. Das hindurchfallende Licht erzeugt dann an einer Photozelle dir°kt oder über Verstärker einen Wechselstrom rechteckiger Isurvenforin mit einer vom Torsionswinkel al>-hängigen zeitlichen Länge der stromführenden Intervalle. Der :Mittelwert dieses Stromes ist zwar dein Torsionswinlcel proportional, hängt aber von der Lichtintensität ab. Damit scheiden diese Verfahren bei größeren Genauigkeitsanforderungen aus. Eine andere Gruppe von Torsionsindikatoren vverwenden Polräder an den Enden der Welle und nehmen von festen Generatorwicklungen zwei Wechselspannungen ab und messen die Phasenlage beider Ströme oder Spannungen. Bei Rädern geringer Polzahl ergibt sich geringe Meßgenauigkeit und bei hoher Polzahl bei besserer Genauigkeit ein sehr hoher Aufwand wegen der präzisen Herstellung.
Erfindungsgemäß «erden die Schwierigkeiten der bekannten Anordnungen umgangen und sehr groLlc NIeßgenauigkei.t erzielt durch Ableitung von kurzzeitigen Impulsfolg n von zwei geeigneten Gebern an den Enden der Torsionswelle, wobei die Phasenv1-rschiebung der Impulsfolgen ülr; r hipplcreise zur Anzeige gebracht wird.
Die Fis. i 11n(1 2 zeigen ein Anwendungs- und Schaltungsbeispiel in schematischer Darst-elhing. Eine Turbine T und ein Generator G sind über die Torsionswelle tf' gekoppelt. An beiden Enden sitzen die Spiegelräder Sp i und .5 'p a, die auf ihrem Umfang eine gleiche Anzahl um den gleichen Teilungswinkel versetzter Spiegelflächen tragen. Sie sind in Abb. i so angeordnet, daß im unbelasteten Zustand die entsprechenden Spiegelflächen beider Räder in; parallelen Ebenen liegen. Von der Lichtquelle L i wird mittels einer geeigneten Optik über das Spiegelrad Sp i an der Photozelle PZ i bei laufender Welle eine Folge von kurzzeitigen LichtimpuIsen ausgelöst und dadurch im Verstärker ES i eine entsprechende Folge von positiven Spannungsimpulsen gebildet. Das gleiche geschieht über L2 und Spe an ES 2. Die Verstärker ES i und ES 2 steuern die Röhren V i und T12, die zu den Röhren V3 und 1l4 eines Verriegelungskippkreises parallel liegen. Die Schaltung dieses an sich bekannten Kreises bewirkt, daß nur jeweils eine der beiden Röhren V3 und h4 Strom führen kann. Führt z. B. Tl3 Strom, so bewirkt ihr niedriges Anodenpotential über die Widerstände R 3 und R6 an dem Gitter von V4 ein stark negatives Gitterpotential. 1l4 wird gesperrt und hat daher hohes Anodenpotential. Hierdurch wird an V3 über R4 und R 5 das Gitterpotential D, und das Fließen ihres Anodenstromes hält an. Die Röhren 1l4 und laut Schaltungsbeispiel die angekoppelte Röhre V5 bleiben stromlos. Gelangt nun vom Verstärker ES i ein positiver Impuls an das negativ vorgespannte Gitter von V i, so wird diese Röhre kurzzeitig stromführend. Ihr Anodenstromstoß bewirkt über R2 ein Absinken des Anodenpotentials an h4. Dies bedingt über R4 und R 5 die Sperrung des Anodenstromes in T13. Hierdurch wird über die galvanische Ankopplung R3, R6 die Röhre 1l4 und damit auch 1l5 stromführend. Das Instrument A wird vom Anodenstrom der Röhre 1l5 so lange durchflossen, bis ein Impuls vom Verstärker ES2 über 1l2 den Kippkreis in .die Ausgangslage zurückwirft.
Der Gleichstrommittelwert, den das Anzeigeinstrument A bei periodischer Wiederholung der Impulse, d. h. bei laufender Welle, anzeigt, ist dem Torsionswinkel und damit dem Drehmoment proportional, weil infolge der Tor.sion die beiden Impulsfolgen gegeneinander zeitlich verschoben sind und diese Verschiebung die Dauer der stromführenden Intervalle bestimmt. Das Instrument A ermöglicht so- die lineare Anzeige des Drehmoments in direkt ablesbarer Form.
In Fig.2 ist schematisch der Stromverlauf in der Röhre V5 schraffiert dargestellt in Abhängigkeit von den beiden Impulsfolgen Imp i und Inap 2. Erfindungsgemäß läßt sich eine weitere Steigerung der Meßgenauigkeit durch einen während des Betriebes kurz einschaltbaren, vorzugsweise quarzgesteuerten Impulsgenerator erzielen, der zwei Impulsfolgen mit genau konstanter Phasenverschiebung liefert. Werden z. B. mittels Umschalters an Stelle der Meßimpulse Impi und Imp2 die vom Impulsgenerator erzeugten Impulsfolgen an die Röhren V i und 1l2 geleitet, dann muß der Anodenstrom von 1l5 im .Anzeigeinstrument einen festen Sollwert anzeigen. Ist das infolge Änderung der Röhrendaten nicht ganz der Fall, dann kann mit Hilfe eines geeigneten Regelgliedes (in Abb. i das Potentiometer P) die Stromamplitude so lange nachgeregelt werden, bis der Eich-,vert angezeigt wird. Auf diese Weise läßt sich unabhängig von Änderungen der Röhrendaten eine sehr hohe Genauigkeit erreichen, die praktisch nur durch den Fehler des anzeigenden Präzisionsmeßinstruments begrenzt wird. Unabhängig von den Meßvorgängen läßt sich der Mittehvert des Anodenstromes von 1l5 auch zur automatischen Regelung der antreibenden Maschine über ein Relais und Schaltschütze od. dgl. verwenden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Impulsgesteuerte Drehmomentmeßeinrichtung, bei der die Torsion einer Welle als Maß des Drehmoments dient, dadurch gekennzeichnet, daß von Impulsgebern zu beiden. Enden der Welle im Verhältnis zur Periodendauer kurzzeitige Impulse abgenommen und einem Kippkreis zugeleitet werden, wobei der Mittelwert des Stromes einer Kippröhre mittel- oder unmittelbar angezeigt wird.
2. Impulsgesteuerte Drehmomentmeßei.nrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse durch Reflexion von Lichtstrahlen, auf Photozellenverstärker erzeugt werden über eine oder mehrere Spiegelflächen auf beiden Enden -der Torsionswelle.
3. Impulsgesteuerte Drehmomentmeßeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse durch Polräder mit einem oder mehreren Polen auf beiden Enden der Torsionswelle in ,diesen gegenüberstehenden Induktioisspulen erzeugt werden.
4. Impulsgesteuerte Drehmomentmeßeinrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, .daß zwischen Impulsgeber und Kippkreis Verstärker geschaltet sind.
5. Impulsgesteuerte Drehmomentmeßeinrichtung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau des Kippkreises einer an sich bekannten Schaltung entspricht.
6. Impulsgesteuerte Drehmomentmeßeinr ichtung nach .Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Torsionswinkel bedingte Phasenverschiebung der beiden Impulsfolgen durch eine geeignete Schaltung der Meßeinrichtung an einem Meßinstrument ablesbar ist.
7. Impulsgesteuerte Drehmomentm¢ßeinrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, ,daß zur stets ausführbaren Nacheichung ein, vorzugsweise quarzgesteuerter Impulsgenerator zwei Impulsfolgen mit genau konstanter Phasenverschiebung liefert, die an Stelle der von den beiden, Impulsgebern erzeugten Impulsfolgen treten. $. Impulsgesteuerte Drehmomentmeßeinrichtung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, .daß zwecks Einregelung des Strom-oder Spannungsanteils, der die Anzeige bewirkt, ein Regelglied vorgesehen ist.