DE1299135B

DE1299135B - Device for measuring forces or pressure

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. The invention relates to a device for measuring forces or printing with a container that completely encloses a rubber elastic material with one than of the measurable variable under compression of the rubber-elastic material displaceable piston formed wall and one of the compressed material Containing small diameter measuring flask displaceable perpendicular to the plane of its wall Wall and with a force gauge that can be acted upon by the measuring piston.

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. For measuring forces or pressures there are devices with hydraulic working elements known. However, these devices are demanding because of the danger an exit of the liquid pressure medium in particular at connection points of Pressure lines or press rams take special precautions, which increases manufacturing costs these devices undesirably increase.

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. Devices such as those shown in FIG U.S. Patent 1,994,388 and in which as a medium for the Transmission of the forces or pressures to be measured using a rubber-elastic material that is contained in a closed container and completely fills out. A wall of this container is under compression as of the measurable variable of the rubber-elastic material formed in the interior of the container displaceable piston and thus serves to convert the measured variable into a compressive load on the rubber-elastic one Materials. Furthermore, either in a second container wall or in that Piston itself provided a bore of relatively small diameter through which a volumetric flask can come into contact with the rubber-elastic material, which so the pressure prevailing in this material is supplied and, in turn, applied to it passes on a force or pressure gauge connected to its other end.

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.The main disadvantage of this known device is that that due to the relatively small diameter of the bore receiving the measuring piston and the sharpness of its edges means that there is a risk that the rubber-elastic Material that under the attack of the measurand more or less strongly in the small Bore is pressed in, is subject to abrasion, which on the one hand the service life of the entire device and, on the other hand, the measurement accuracy that can be achieved with it undesirably decreased.

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. A rubber elastic material is used to transfer the measured variable also used in a device described in U.S. Patent 3,130,382 made, in the case of a piston that can be acted upon by the measured variable and a a cushion of a steel membrane that deforms under the pressure of this piston rubber-elastic material is inserted. In this known device remains over the entire measuring time, a large-area stress on the whole Upholstery made of rubber-elastic material guaranteed, so that this is not worth mentioning Is subject to abrasion, however, are responsible for the decrease of the under the influence of the measurand Reactions occurring in the steel membrane are relatively complex measuring devices like strain gauges with electrical ones distributed over different parts of this membrane Connections required. To that extent will thus the advantage of sparing the rubber-elastic Material bought with a considerable complication of the measuring device.

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. Based on this known prior art, there is therefore the The object of the invention is to provide a device for measuring forces or pressures indicate that on the one hand there is no risk of leakage, but also on the other hand an impermissible overstressing of the transferring the measured variable to the actual Measuring device used rubber-elastic medium remains excluded without one would have to use complicated built measuring devices for this purpose.

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. This task is based on a device of the aforementioned Type solved according to the invention in that the container wall containing the volumetric flask has a chamber which is open to the inside of the container and in which one fills it and the annular disk surrounding the volumetric flask is accommodated, one end face of which the inner surface of the container wall continues at the location of the chamber and the other Front side has a central recess, which one with the displacement of the Volumetric flask under the pressure of the compressed rubber-elastic material simultaneous Allow deflection of the center of the ring disc.

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. The inventive construction of the measuring device is on the one hand ensures that no hydraulic fluid, even nonexistent, is transferred to any Can occur and on the other hand it is ensured that the rubber-elastic material, which is used to transfer the measured variable to the actual measuring device, always and on all sides of the inner wall of the container on a relatively large and not sharp one Edge-having surface comes to rest and is therefore spared to the greatest possible extent will.

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. To further increase the service life of the device, it is recommended in a further development of the invention, which is in the chamber in one container wall to manufacture housed ring washer from steel, d. H. from a material that has a high fatigue strength.

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. To further explain the invention, a possible one is now intended Embodiment for a device according to the invention are described in more detail, which is illustrated in the drawing, in Fig. 1 is a section through the entire device and FIG. Figure 2 is a section through a single wall of the container show the device according to the invention on an enlarged scale.

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. The in F i g. 1 shown device has as a main component a closed container 1, the inside of which is a block 2 from a Contains rubber-elastic material which completely fills the interior of the container 1. One wall of the container 1 is designed as a displaceable piston 3 and is capable of under the attack of a measured variable which is shown in FIG. 1 is indicated by the arrow F, to give way perpendicular to their plane, whereby the load by the measurand is transferred to the block 2 made of rubber-elastic material. A second wall 14 of the container 1 is provided with a small bore in which a volumetric flask 4 is arranged, which can be moved perpendicular to the wall 14 plane.

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. The block 2 of rubber-elastic material fills the The inside of the container between the pistons 3 and 4, as already mentioned, completely off and behaves like a hydraulic fluid under the attack of the measured variable. Accordingly the values for the measurand are also related: on the one hand and for the force, with that of the measuring piston 4 on the actual measuring device arranged at its other end 5 comes into play, on the other hand like the cross sections S and s of the piston 3 or the measuring piston 4. The device described above thus enables a power transmission, which is equivalent in terms of effect to a hydraulic power transmission, however eliminates any risk of leakage.

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. In Figure 2, the one container wall 14 with the measuring piston 4 is again illustrated on a larger scale. In the wall 14 is one towards the interior of the container To open chamber 22 arranged, in which there is an annular disk 15, which Chamber volume almost completely filled. The volumetric flask 4 passes through without friction the central opening of the annular disc 15 passes through and is on the one hand by the block 2 is applied from rubber-elastic material and acts on the other hand on the measuring device 5 a.

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. With its one end face 16, the annular disk sets the inner surface 17 of the container wall 14 and has on its other end face 23 around the Measuring piston 4 has a central recess 18, which it the annular disk 15 as a whole allows the displacement of the measuring piston 4 under the pressure of the measurement Compressed block 2 of rubber-elastic material to be followed by the center of the ring disc to the same extent as the volumetric flask 4 deviates in the direction of the bottom of the chamber 22.

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. The ring disk 15 can be made of steel, so that on the one hand is able to withstand high pressures well, but on the other hand remains sufficiently elastic, in order to be able to follow all movements of the measuring piston 4.

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. By the above-described arrangement of the volumetric flask 4 in one of the annular disk 15 filled chamber ensures that the block 2 is made of rubber-elastic Material is constantly acting on a surface, which is derived from the inner surface 17 of the container wall 14, the end face 16 of the annular disk 15 and one end face of the volumetric flask 4 and has no steps or paragraphs into which the rubber-elastic material of the block 2 could only penetrate incompletely and at the edges of which it is exposed to frictional effects that impair its service life could be.

Claims

Claims: 1. Device for measuring forces or pressures with a rubber-elastic material seamlessly enclosing container with a than can be displaced by the measured variable under compression of the rubber-elastic material Piston formed wall and one of the compressed material perpendicular containing small diameter measuring flask displaceable to the plane of its wall Wall and with a force meter which can be acted upon by the measuring piston, characterized in that that the container wall (14) containing the volumetric flask (4) one towards the interior of the container to open chamber (22), in the one filling it and surrounding the volumetric flask Annular disk (15) is housed, one end face (16) of which the inner surface (17) the container wall continues at the location of the chamber and its other end face (23) has a central recess (18), which one with the displacement of the Measuring piston under the pressure of the compressed rubber-elastic material (2) simultaneous Allow deflection of the center of the ring disc.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the annular disc (15) is made of steel.