DE1299135B

DE1299135B - Vorrichtung zum Messen von Kraeften oder Drucken

Info

Publication number: DE1299135B
Application number: DE1966B0086294
Authority: DE
Original assignee: Societe de Fabrication dInstruments de Mesure SFIM SA
Current assignee: Societe de Fabrication dInstruments de Mesure SFIM SA
Priority date: 1965-03-22
Filing date: 1966-03-21
Publication date: 1969-07-10
Also published as: GB1146617A; BE677257A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen von Kräften oder Drucken mit einem ein gummielastisches Material lückenlos umschließenden Behälter mit einer als von der Meßgröße unter Komprimierung des gummielastischen Materials verschiebbarer Kolben ausgebildeten Wand und einer einen von dem komprimierten Material senkrecht zur Ebene seiner Wand verschiebbaren Meßkolben kleinen Durchmessers enthaltenden Wand und mit einem von dem Meßkolben beaufschlagbaren Kraftmesser.
Zur Messung von Kräften oder Drucken sind Vorrichtungen mit hydraulisch arbeitenden Elementen bekannt. Diese Vorrichtungen verlangen jedoch wegen der Gefahr eines Austritts des flüssigen Druckmittels insbesondere an Verbindungsstellen von Druckleitungen oder Pressenstempeln besondere Vorkehrungen, wodurch sich die Herstellungskosten dieser Vorrichtungen in unerwünschter Weise erhöhen.
In dieser Hinsicht günstiger sind daher Vorrichtungen, wie sie in der USA.-Patentschrift 1 994388 beschrieben sind und bei denen als Medium für die Übertragung der zu messenden Kräfte oder Drucke ein gummielastisches Material Verwendung findet, das in einem geschlossenen Behälter enthalten ist und diesen vollständig ausfüllt. Von diesem Behälter ist eine Wand als von der Meßgröße unter Komprimierung des gummielastischen Materials im Behälterinneren verschiebbarer Kolben ausgebildet und dient somit der Umsetzung der Meßgröße in eine Druckbelastung des gummielastischen Materials. Weiterhin ist entweder in einer zweiten Behälterwand oder auch in dem Kolben selbst eine Bohrung relativ kleinen Durchmessers vorgesehen, durch die hindurch ein Meßkolben mit dem gummielastischen Material in Berührung kommen kann, der so den in diesem Material herrschenden Druck zugeführt erhält und ihn seinerseits an einen an seinem anderen Ende angeschlossenen Kraft- oder Druckmesser weitergibt.
Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Vorrichtung liegt darin, daß durch den relativ kleinen Durchmesser der den Meßkolben aufnehmenden Bohrung und die Scharfkantigkeit ihrer Ränder die Gefahr gegeben ist, daß das gummielastische Material, das unter dem Angriff der Meßgröße mehr oder weniger stark in die kleine Bohrung hineingedrückt wird, einem Abrieb unterliegt, der einerseits die Lebensdauer der gesamten Vorrichtung und andererseits die mit ihr erzielbare Meßgenauigkeit in unerwünschter Weise verringert.
Von einem gummielastischen Material wird zur Übertragung der Meßgröße auch bei einer in der USA.- Patentschrift 3 130 382 beschriebenen Vorrichtung Gebrauch gemacht, bei der zwischen einem von der Meßgröße beaufschlagbaren Kolben und einer sich unter dem Druck dieses Kolbens verformenden Stahlmembran ein Polster aus einem gummielastischen Material eingefügt ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung bleibt zwar über die gesamte Meßzeit hinweg eine großflächige Beanspruchung des gesamten Polsters aus gummielastischem Material gewährleistet, so daß dieses keinem nennenswerten Abrieb unterliegt, jedoch sind für die Abnahme der unter dem Einfluß der Meßgröße in der Stahlmembran entstehenden Reaktionen relativ kompliziert gebaute Meßeinrichtungen wie über verschiedene Teile dieser Membran verteilte Dehnungsmeßstreifen mit elektrischen Anschlüssen erforderlich. Insofern wird also der Vorteil einer Schonung des gummielastischen Materials mit einer erheblichen Komplizierung der Meßeinrichtung erkauft.
Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt daher der -Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen von Kräften oder Drucken anzugeben, bei der einerseits keinerlei Leckgefahr besteht, andererseits aber auch eine unzulässige Überbeanspruchung des zur Übertragung der Meßgröße auf das eigentliche Meßgerät verwendeten gummielastischen Mediums ausgeschlossen bleibt, ohne daß man sich zu diesem Zweck kompliziert gebauter Meßeinrichtungen bedienen müßte.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den Meßkolben enthaltende Behälterwand eine nach dem Behälterinneren zu offene Kammer aufweist, in der eine sie ausfüllende und den Meßkolben umgebende Ringscheibe untergebracht ist, deren eine Stirnseite die Innenfläche der Behälterwand an der Stelle der Kammer fortsetzt und deren andere Stirnseite eine zentrische Ausnehmung aufweist, die eine mit der Verschiebung des Meßkolbens unter dem Druck des komprimierten gummielastischen Materials gleichzeitige Durchbiegung der Ringscheibenmitte ermöglicht.
Durch die erfindungsgemäße Bauweise der Meßvorrichtung ist einerseits gewährleistet, daß keinerlei ja gar nicht vorhandene Druckflüssigkeit an irgendeiner Stelle auftreten kann und andererseits dafür gesorgt, daß das gummielastische Material, das der Übertragung der Meßgröße auf das eigentliche Meßgerät dient, stets und an allen Seiten der Behälterinnenwand an einer relativ großen und keinerlei scharfe Kanten aufweisenden Fläche zur Anlage kommt und daher in größtmöglichem Maße geschont wird.
Zur weiteren Erhöhung der Lebensdauer der Vorrichtung empfiehlt es sich in Weiterbildung der Erfindung, die in der Kammer in der einen Behälterwand untergebrachte Ringscheibe aus Stahl herzustellen, d. h. aus einem Material, das eine hohe Dauerwechselfestigkeit aufweist.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung soll nunmehr ein mögliches Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung näher beschrieben werden, das in der Zeichnung veranschaulicht ist, in der Fig. 1 einen Schnitt durch die gesamte Vorrichtung und F i g. 2 einen Schnitt durch eine einzelne Wand des Behälters der erfindungsgemäßen Vorrichtung in vergrößertem Maßstab zeigen.
Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung weist als Hauptbestandteil einen geschlossenen Behälter 1 auf, der in seinem Inneren einen Block 2 aus einem gummielastischen Material enthält, der das Innere des Behälters 1 vollständig ausfüllt. Eine Wand des Behälters 1 ist als verschieblicher Kolben 3 ausgebildet und vermag unter dem Angriff einer Meßgröße, die in F i g. 1 durch den Pfeil F angedeutet ist, senkr.echt zu ihrer Ebene nachzugeben, wodurch die Belastung durch die Meßgröße auf den Block 2 aus gummielastischem Material übertragen wird. Eine zweite Wand 14 des Behälters 1 ist mit einer kleinen Bohrung versehen, in der ein Meßkolben 4 angeordnet ist, der sich senkrecht zur Ebene der Wand 14 verschieben läßt.
Der Block 2 aus gummielastischem Material füllt das Behälterinnere zwischen den Kolben 3 und 4, wie schon erwähnt, vollkommen aus und verhält sich unter dem Angriff der Meßgröße wie eine hydraulische Flüssigkeit. Dementsprechend verhalten sich auch die Werte für die Meßgröße: einerseits und für die Kraftf, mit der der Meßkolben 4 auf die an seinem anderen Ende angeordnete eigentliche Meßeinrichtung 5 zur Einwirkung kommt, andererseits wie die Querschnitte S bzw. s des Kolbens 3 bzw. des Meßkolbens 4. Die oben beschriebene Vorrichtung ermöglicht also eine Kraftübertragung, die einer hydraulischen Kraftübertragung wirkungsmäßig äquivalent ist, dabei jedoch jegliches Leckrisiko ausschließt.
In Fig.2 ist die eine Behälterwand 14 mit dem Meßkolben 4 nochmals in größerem Maßstab veranschaulicht. In der Wand 14 ist eine nach dem Behälterinneren zu offene Kammer 22 angeordnet, in der sich eine Ringscheibe 15 befindet, die das Kammervolumen nahezu vollständig ausfüllt. Der Meßkolben 4 tritt reibungsfrei durch die zentrale Öffnung der Ringscheibe 15 hindurch und wird einerseits von dem Block 2 aus gummielastischem Material beaufschlagt und wirkt andererseits auf die Meßeinrichtung 5 ein.
Die Ringscheibe setzt mit ihrer einen Stirnseite 16 die Innenfläche 17 der Behälterwand 14 fort und weist auf ihrer anderen Stirnseite 23 rund um den Meßkolben 4 eine zentrische Ausnehmung 18 auf, die es der Ringscheibe 15 als Ganzes ermöglicht, der Verschiebung des Meßkolbens 4 unter dem Druck des bei der Messung komprimierten Blockes 2 aus gummielastischem Material zu folgen, indem die Ringscheibenmitte in gleichem Maß wie der Meßkolben 4 in Richtung auf den Boden der Kammer 22 ausweicht.
Dabei kann die Ringscheibe 15 aus Stahl bestehen, so daß sie einerseits hohen Drucken gut zu widerstehen vermag, andererseits aber genügend elastisch bleibt, um allen Bewegungen des Meßkolbens 4 folgen zu können.
Durch die oben beschriebene Anordnung des Meßkolbens 4 in einer von der Ringscheibe 15 erfüllten Kammer ist sichergestellt, daß der Block 2 aus gummielastischem Material ständig auf eine Fläche zur Einwirkung kommt, die sich aus der Innenfläche 17 der Behälterwand 14, der Stirnseite 16 der Ringscheibe 15 und einer Stirnseite des Meßkolbens 4 zusammensetzt und keinerlei Stufen oder Absätze aufweist, in die das gummielastische Material des Blokkies 2 nur unvollständig eindringen könnte und an deren Kanten es seine Lebensdauer beeinträchtigenden Reibungseffekten ausgesetzt werden könnte.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Messen von Kräften oder Drucken mit einem ein gummielastisches Material lückenlos umschließenden Behälter mit einer als von der Meßgröße unter Komprimierung des gummielastischen Materials verschiebbarer Kolben ausgebildeten Wand und einer einen von dem komprimierten Material senkrecht zur Ebene seiner Wand verschiebbaren Meßkolben kleinen Durchmessers enthaltenden Wand und mit einem von dem Meßkolben beaufschlagbaren Kraftmesser, dadurch gekennzeichnet, daß die den Meßkolben (4) enthaltende Behälterwand (14) eine nach dem Behälterinneren zu offene Kammer (22) aufweist, inder eine sie ausfüllende und den Meßkolben umgebende Ringscheibe (15) untergebracht ist, deren eine Stirnseite (16) die Innenfläche (17) der Behälterwand an der Stelle der Kammer fortsetzt und deren andere Stirnseite (23) eine zentrische Ausnehmung (18) aufweist, die eine mit der Verschiebung des Meßkolbens unter dem Druck des komprimierten gummielastischen Materials (2) gleichzeitige Durchbiegung der Ringscheibenmitte ermöglicht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (15) aus Stahl besteht.