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Publication number: DEM0025923MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 27. Januar 1955 Bekanntgemacht am 29. November 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTANMELDUNG

KLASSE 42k GRUPPE 7o2 INTERNAT. KLASSE G 01

M 25923IX/42 k

Franklin Shelter Crane, Long Beach, Calif. (V. St. A.)

ist als Erfinder genannt worden

Martin-Decker Corporation, Long Beach, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. K. Boehmert und Dipl.-Ing. A. Boehmert, Patentanwälte, Bremen 1,

Feldstr. 24

Hydraulischer Fühler für Belastungsanzeigegeräte

Die Priorität der Anmeldung in den V. St. v. Amerika vom 29. Januar 1954 ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft 'hydraulische Fühler, die in Verbindung mit Anzeigegeräten Verwendung finden, welche die Belastung von Trossen, Kabeln, Leinen und Drahtseilen von an Kränen, Bohrtürmen und ähnlichen Vorrichtungen verwendeten Seilzügen anzeigen.

Bekannt ist ein Belastungsanzeiger mit einem hydraulischen Fühler mit zwei sich gegenüberliegenden Gliedern, die eine hydraulische Druckkammer bilden und von denen das eine der Belastung entsprechend verschiebbar ist. Bei diesem Gerät wird die Zugkraft eines Seiles mittels eines Druckfingers gemessen, der sich quer zur Längsrichtung des Seiles erstreckt.

Demgegenüber sind bei dem hydraulischen Belastungsanzeiger gemäß der Erfindung die beiden die hydraulische Druckkammer bildenden Glieder relativ zueinander beweglich und zwischen zwei zur Übertragung der anzuzeigenden Belastungen dienenden Bauteilen angeordnet, von denen jedes

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mit dem von ihm am weitesten entfernt liegenden beweglichen Druckkammerglied verbunden ist.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht ferner darin,. daß zwischen den Druckkammergliedern eine Membran angeordnet ist, deren äußerer, als Ringfalte ausgebildeter Teil an dem einen beweglichen Druckkammerglied befestigt und deren übriger größter Teil in Berührung mit dem anderen beweglichen Druckkammerglied ist.

ίο Das neue Gerät kann unter anderem direkt in einen Seilzug so eingeschaltet werden, daß die zu messende Kraft oder Belastung in der Bewegungsrichtung der Druckkammerglieder wirkt. Das Gerät kann aber auch in der Nähe einer Seilrolle ortsfest angeordnet und dort mit dem einen Ende des über die Rolle geführten Seiles verbunden sein. Da die Druckkammerteile relativ zueinander beweglich sind, kann eine Beeinträchtigung ihrer Bewegungsfreiheit durch ein Verkanten der Teile nicht eintreten, so daß stets eine genaue Anzeige gewährleistet ist. Ferner wird durch die besondere Gestaltung der Membran und ihre Verbindung mit den Druckkammergliedern eine gleichmäßige Verteilung der Kräfte auf praktisch die gesamte Fläche der Membran ermöglicht. Die Bauart des Gerätes ist einfach und sehr kompakt und den größten Beanspruchungen gewachsen.
In den Zeichnungen ist
Fig. ι eine Seitenansicht eines mit einer Kabelverankerung kombinierten Anzeigegeräts, bei dem ein hydraulischer Fühler gemäß der Erfindung verwendet wird,

Fig. 2 eine vergrößerte, senkrechte Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten hydraulischen Fühlers gemäß der Schnittlinie 2-2 der Fig. 3,

Fig. 3 ein Teilschnitt gemäß der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 ein Teilschnitt gemäß der Schnittlinie 4-4 der Fig. 3 und

Fig. 5 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsart eines Fühlers gemäß der Erfindung.

In Fiig. ι ist ein hydraulischer Fühler A gezeigt, der ein Teil einer mit einem Anzeigegerät versehenen Kabelverankerungseinrichtung B ist, die beispielsweise in Verbindung mit Erdbohranlagen verwendet wird. Die Einrichtung B besteht aus einem Fundament 6, auf dem eine drehbare Haltetrommel 7 montiert ist, um welche mehrere Windungen des Kabels 8 eines Seilzugs geschlungen sind. Ein starrer, an der Trommel befestigter Arm 9 dient als Stütze für den Kabelanker 10. Der Fühler A ist mit dem Arm 9 und dem Fundament 6 verbunden, um die auf ihn einwirkende mechanische Kraft in Druckkraft umzuwandeln, die wiederum über eine biegsame Leitung 11 auf ein Anzeigegerät 12 einwirkt, um auf diesem die Kabelbelastung zur Anzeige zu bringen.

Gemäß der Erfindung ist der Fühler so konstruiert, daß er bei gedrungener Bauart mit geringstmöglichem Materialaufwand eine maximale Festigkeit zur Aufnahme großer Belastungen hat, wobei er die mechanischen Belastungen stets mit derselben Gleichförmigkeit in einen entsprechend hohen hydraulischen Druck umwandelt, durch welchen das Anzeigegerät mit großer Anzeigegenauigkeit betätigt wird. Dies wird durch eine neuartige, eine Druckkammer bildende Membraneinrichtung erreicht, in Verbindung mit einer sehr einfachen, gewichtsmäßig leichten Halterung von großer Festigkeit, durch welche die Antriebskräfte ohne mechanische Reibung auf die Membraneinrichtung so übertragen werden, daß ein genaues Arbeiten des Anzeigegeräts gewährleistet ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt, weist der Fühler A eine hydraulische Druckkammer C auf, die zwischen zwei plattenförmigen, vorzugsweise kreisförmigen Gliedern 14 und 15 mit Hilfe einer Membran 16 gebildet wird. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist die zum Bilden der Druckkammer verwendete Membran an ihrem Umfang mittels eines Ringes 17 und Schrauben 18 am äußeren Umfang des Gliedes 14 festgeklemmt. Das Glied 15 hat mit dem größten Teil der Außenseite der Membran Berührung, so daß, wenn die Glieder 14 und 15 durch eine Kraft aufeinander zu bewegt werden, in der Kammer C ein hydraulischer Druck entsteht.

Die Glieder 14 und 15 sind konkav-konvex ausgebildet und mit den Umfangsflanschen ΐ·4_α und 15(j versehen. Die Glieder sind so angeordnet, daß die konkave Seite des Gliedes 14 der Membran 16 gegenüberliegt, während die konvexe Seite des Gliedes 15 mit der Membran Berührung hat. Die konvexe Seite des Gliedes 15 hat einen kleineren Durchmesser als die konkave Seite des Gliedes 14, damit die Glieder eine ausreichende Bewegungsmöglichkeit haben, um in der Kammer einen hydraulischen Druck zu erzeugen, der allen auf die Einrichtung wirkenden mechanischen Kräften proportional ist. Diese Anordnung gestattet es, an der Membran eine ringförmige, zwischen dem Ring 17 und dem äußeren Umfang des konvexen Teiles des Gliedes 15 liegende Falte i6_a vorzusehen. Diese Anordnung trägt auch dazu bei, daß die Membran sich selbst ausrichten kann und daß ihr genaues Arbeiten nicht durch mechanische Reibung oder übergroße Beanspruchungen beeinträchtigt wird.

Die Halterungseinrichtung zum Umwandeln von Zugkräften in Druckkräfte weist zwei starre Gehäuseteile 20 und 21 auf, zwischen denen die Membraneinrichtung angeordnet ist. Diese beiden die mechanischen Kräfte auf die MembTaneinrichtung übertragenden Gehäuseteile bilden ein Schutzgehäuse für diese Membran.

Um den auf sie ausgeübten hohen Belastungen standhalten zu können, sind die beiden Gehäuseteile 20 und 21 mit Verstärkungsrippen 22 und Randflanschen 20_a bzw. 2I₈ versehen. Die Teile 20 und 21 sind kegelförmig ausgebildet und haben an ihren Spitzen Befestigungsaugen 20_ö und 2I₆. Das Auge 20_Λ ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, bei 23 an dem Arm 9 der Trommel 7 der Einrichtung B und das Auge 2i_ft bei 24 schwenkbar am Fundament 6 angelenkt. Es ist offensichtlich, daß . der Fühler mittels dieser Augen auch an Kabeln und Trossen · sowie beliebigen anderen, Zugkräfte ausübenden Bauelementen zum Messen von Druckbelastungen

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oder Lasten befestigt werden kann. Da die Augen mit dem Mittelpunkt der Membran und den Mittelpunkten der Gehäuseteile 20 und 21 und der Glieder 14 und 15 fluchten, ist leicht ersidhtlich, daß die auf die Gehäuseteile 20 und 21 wirkenden Kräfte gleichmäßig auf die Glieder 14 und 15 übertragen werden, so daß ein zuverlässiges Arbeiten der Membraneinrichtung gewährleistet ist.

Damit die Zugkräfte, welche die Gehäuseteile 20 und 21 voneinander wegzuziehen suchen, in eine die Membraneinrichtung betätigende Druckkraft umgewandelt werden können, ist jedes der beiden relativ zueinander beweglichen Glieder 14 und 15 starr mit dem von ihm am weitesten entfernt liegenden Gehäuseteil verbunden. So ist der Gehäuseteil 20 mittels Bolzen 25 starr mit dem Glied 15 und der Gehäuseteil 21 mittels Bolzen 26 starr mit dem Glied 14 verbunden. Die Bolzen 25 und 26 sind, miteinander abwechselnd, in gleichem Abstand voneinander in einem Kreis angeordnet (s. Fig. 3). Die Bolzen 25 erstrecken sich durch den Flansch 20_a, wobei ihre Köpfe sich an auf diesem Flansch aufliegenden Unterlagscheiben 27 abstützen, während die Bolzen 26 durch im Flansch 2I_n befindliche Löcher hindurchgesteckt sind und mit ihren Köpfen auf an diesem Flansch anliegenden Unterlagscheiben 28 aufliegen. Die anderen Enden der Bolzen 25 und 26 sind mit ihrem Gewinde in entsprechende Bohrungen I5_Ö und 14,, eingeschraubt.

Fluchtende Bohrungen i/\._c und ij_a sind in dem Flansch I4₍₍ und dem Ring 17 für die Bolzen 25 vorgesehen, so daß sich das Glied 15 in Richtung auf das Glied 14 bewegen wird, wenn eine Zugkraft auf den Gehäuseteil 20 einwirkt. Gleichartige fluchtende Bohrungen i5_e und ij_b sind in dem Flansch ISa und dem Ring 17 für die Bolzen 26 vorgesehen, so daß eine Relativbewegung der Glieder 14 und 15 zur Erzeugung von hydraulischem Druck in der Kammer C stattfinden kann, wenn Zugkräfte auftreten, welche die Gehäuseteile 20 und 21 voneinander wegzubewegen suchen.

Abstandsbüchsen 29 und 30 umgeben die Bolzen 25 bzw. 26. Die Enden der Büchsen 29 liegen dabei an den Flanschen 2O„ und is„ und die Enden der 'Büchsen 30 an den Flanschen 2i„ und 14,, an. Diese Büchsen, die mit ausreichendem Spiel in die für die Bolzen vorgesehenen Bohrungen eingesetzt sind, gewährleisten eine genau ausgerichtete Lage der Membraneinrichtung.

Die auf der dem Ring 17 gegenüberliegenden Seite des Flansches I5_tt aufliegenden Gummischeiben 31 und 32 wirken stoßdämpfend, wenn das Glied 15 sieh so weit bewegt, daß der Ring 17 mit diesen Scheiben in Berührung kommt.

Das Glied 14 ist mit einer Bohrung 33 versehen, durdh welche die Kammer C mit Flüssigkeit gefüllt werden kann. In die Bohrung 33 ist ein Fitting 34 eingeschraubt, das an dem einen Ende einer in dem Gehäuseteil 20 befindlichen biegsamen Leitung 35 angeschlossen ist. Das andere Ende der Leitung 35 ist mit einem außerhalb des Gehäuses liegenden Anschlußfitting 36 verbunden, das am Ende einer zu einem Anzeigegerät 12 führenden Leitung 11 liegt, wie dies in Fig. 1 an einem Ausführungsbeispiel gezeigt ist.

Wirkungsweise

Beim Gebrauch des Fühlgeräts, beispielsweise bei der in Fig. 1 gezeigten Verankerungs- und Anzeigeeinrichtung B, wird die auf das Kabel 8 wirkende Kraft eine Drehbewegung der Trommel verursachen. Der Arm 9 wird dann nach oben geschwenkt, was eine Bewegung des Gehäuseteils 20 in Richtung von dem am Fundament verankerten Gehäuseteil 21 weg verursacht. Wenn sich der Gehäuseteil 20 in Richtung von dem Gehäuseteil 21 weg bewegt, wird eine durch die Bolzen 25 wirkende Kraft das Glied 15 in Richtung auf das Glied 14 bewegen, welches durch die Bolzen 26 am Gehäuseteil 21 verankert ist. Dadurch wird die Membran 16 in Richtung auf das verankerte Glied 14 bewegt, wodurch in der Kammer C und in den zum Anzeigegerät 12 führenden Leitungen ein den auf die Gehäuseteile 20 und 21 einwirkenden Kräften direkt proportionaler hydraulischer Druck erzeugt wird, so daß das Anzeigegerät die Belastung des Kabels 8 genau anzeigen wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß die kreisförmige Ausbildung der Gehäuseteile 20 und 21 sowie der Glieder 14 und 15 und die Verbindung dieser Bauteile durch in gleichen Abständen angeordnete Bolzen eine gleichmäßige Verteilung der Kräfte um die Membran herum bewirkt, so daß sich diese zwangläufig in ihrer normalen Weise bewegen muß und die Möglichkeit eines einseitigen Zusammendrückens der Membran ausgeschaltet ist.

Weiter ist es von Wichtigkeit, daß die Membraneinrichtung selbstausrichtend ist. Dieses Selbstausrichten wird durch das an den Bolzen und den Büchsen vorhandene Spiel ermöglicht, durch \velches eine an den Verbindungsstellen der Teile etwa vorhandene winkelmäßige Verkantung oder seitliche Verrückung ausgeglichen wird, so daß keinerlei mechanische Reibungskräfte auftreten können. Auch ist zu beachten, daß die Abstandsbüchsen nicht nur ein richtiges Einmitten der Membran gewährleisten, sondern auch ein Vorspannen der Bolzen ermöglichen. Hierdurch kann die Beanspruchung bei allen Bolzen gleich eingestellt werden, so daß durch Materialermüdung hervorgerufene Brüche bei den Bolzen weitgehend vermieden werden können.

Wenn das Fühlgerät so eingebaut wird, daß die verwendete Zugkraft gleichzeitig beide Gehäuseteile 20 und 21 voneinander wegzubewegen sucht, so wird die resultierende Druckkraft die Glieder 14 und 15 aufeinander zu bewegen. Ist der Teil 20 ortsfest und der Teil 21 beweglich, so wird das Glied 14 zur Erzeugung von hydraulischem Druck in der Kammer C in Richtung auf das Glied 15 bewegt werden.

In Fig. 5 ist das gleiche Fühlgerät verwendet wie in Fig. 1. Es wird jedoch in einer anderen Weise angewendet und ist am oberen Ende des

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Gehäuseteils 20 mit einem Auge oder Öse 38 und am unteren Ende des Gehäuseteils 21 mit einem Haken 39 versehen, damit es leichter zwischen zwei Kabel 40 und 41 eingebaut werden kann, die entweder zu einem laufenden Kabelzug oder zu einem verankerten Kabelzug gehören können. Falls es sich um einen laufenden Kabelzug handelt, werden die Gehäuseteile 20 und 21 voneinander weg bewegt werden, wodurch sich die beiden Glieder 14 und 15 aufeinander zu bewegen und dadurch eine in der Kammer C hydraulisohen Druck erzeugende Druckkraft auf die Membraneinrichtung ausüben werden. Wenn das Kabel 41 verankert ist, funktioniert das Gerät in derselben Weise wie das in Fig. ι gezeigte Gerät.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Hydraulisches Fühlgerät für Belastungsanzeiger mit zwei sich gegenüberliegenden, relativ zueinander bewegbaren Gliedern, zwischen denen eine hydraulische Druckkammer angeordnet ist, die mit einer öffnung für die hydraulische Flüssigkeit versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden bewegbaren Druckkammerglieder (14,15) zwischen zwei zur Übertragung der anzuzeigenden Belastungen dienenden Bauteilen (20, 21) angeordnet sind, von denen jedes mit dem von ihm am weitesten entfernt liegenden beweglichen Druckkammerglied durch Verbindungselemente (25, 26) verbunden ist.
2. Fühlgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen den Druckkammergliedern (14, 15) angeordnete Membran (16) mit einem an einem der Druckkammerglieder (14) befestigten Bauteil, einem eine ringförmige Falte (i6_a) bildenden Teil und einem restlichen Teil, der mit dem von der Ringfalte umgebenen In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 540 802.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Teil des anderen Druckkammergliedes (15) Berührung hat. ^;
3. Fühlgerät nadh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (25, 26) an den Rändern der Druck- 4-5 kammerglieder (14, 15) und der Bauteile: (20, 21) angeordnet sind.
4. Fühlgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, da-" durch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente durch Öffnungen der Bauteile (20, 21) hindurchgehende und in die zugehörigen Druckkammerglieder (15, 14) eingeschraubte Bolzen (25, 26) sind, die von Abstandsbüchsen (29, 30) umgeben werden, welch letztere an ihren Stirnenden mit den zugehörigen Druckkammergliedern und Bauteilen Berührung haben.
5. Fühlgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (25, 26) und die Abstandsbüchsen (29, 30) mit Spiel durch die Öffnungen in den. Randteilen hindurchgehen,.
6. Fühlgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine flexible Leitung (35), die den Druckkammereinlaß (33) über einen an dem benachbarten Bauteil (20) befestigten Nippel (36) mit einer Druckleitung verbindet.
7. Fühlgerät nadh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammerglieder (14, 15) und die Bauteile (20,21) im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt haben und. daß die Bauteile, abgesehen von ihren Randteilen, konisch ausgebildet sind, wobei ihre Scheitel mit Einrichtungen (20_ft, 21₆) versehen sind, mittels welchen sie an einen ortsfesten Teil und/oder an einen die Zugkraft ausübenden Seilzug od. dgl. angeschlossen werden können.

gezogene Druckschriften:

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