CH139217A - Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Kräften. - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zum fliessen von Kräften.    Messgeräte, sogenannte Kraftmesser zum  Feststellen statischer und dynamischer Kräfte  in Bauwerken, in Erdreich und in     Maschinen     usw, sind in verschiedenen Ausführungen be  kannt. Die bekannten Kraftmesser haben den  Nachteil, dass der Beobachter zur Feststellung  der Kraftauswirkung sich zum Kraftmesser  hinbegeben muss. Solche Kraftmesser kom  men somit für unzugängliche Orte gar nicht  in Frage.

   Bei andern Kraftmessern werden  zur Übertagung der zu messenden Grösse  Flüssigkeiten, Luft, Quecksilber etc. benützt,  die den Temperaturänderungen stark unter  worfen sind, viele Fehlerquellen besitzen und  zudem noch unbequeme Leitungsanlagen be  dingen, welch letztere für manche     Messanord-          nungen    störend wirken und unerwünscht  sind.  



  Vorliegende Erfindung behebt diese  Nachteile. Zum Messen der Kräfte lässt man  gemäss vorliegender Erfindung diese auf min  destens einen, in einem elektrischen Strom  kreis eingeschalteten Körper solcher Art ein  wirken, dass bei Änderung der Kräfte eine    Änderung in den elektrischen Verhältnissen  des Stromkreises herbeigeführt wird, welche  zur Messung benützt wird.  



  Zur Durchführung obigen Verfahrens ist  gemäss dieser Erfindung ein besonderer  Kraftmesser vorgesehen, der auf beiliegender  Zeichnung in zwei beispielsweisen Ausfüh  rungsformen dargestellt ist.  



  Fig.l zeigt ein Schema und ein Dia  gramm;  Fig. 2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel  in Achsialschnitt, teilweise in Ansicht, wäh  rend  Fig. 3 einen Querschnitt darstellt;  Fig. 4 veranschaulicht ein weiteres Aus  führungsbeispiel in Achsialschnitt, teilweise  in     lnsicht.     



       Iii        Fig.    1 ist     beispielsweise    der Körper     K     eine     Kohlenscheibensäule.    Der elektrische  Widerstand in Ohm (     S)    ) ist als Abszisse und  die auf die Kohlensäule     K    wirkende Be  lastung P in Kg. als Ordinate aufgetragen.  Der Widerstand wird am zweckmässigsten       mittelst    der     Wheatstone'schen    Brücke W ge-      messen. Je nach der Grösse der Kohlen  scheibensäule     K    kann der     Messbereich    in wei  ten Grenzen den Bedürfnissen angepasst wer  den.

   Infolge der denkbar äusserst bequemen  elektrischen Fernübertragung mittelst Drähte  kann die Kohlenscheibensäule K als Auf  nahmeorgan beliebig weit vom Beobachter  und an unzugänglichen Orten eingebaut wer  den. Durch die Erstellung mehr oder weniger  langer Leitungen vom Kraftmesser bis zum  Beobachtungsposten wird der totale elek  trische Widerstand linear verändert, was da  durch zum Ausdruck kommt, dass sich die  Ordinatenachse nach links oder rechts pa  rallel zu sieh selbst verschiebt, je nachdem  die Fernleitung mehr oderweniger lang aus  geführt wird. Der Charakter der Kurve V  wird dadurch nicht beeinträchtigt. Es kön  nen zwei Kohlenscheibensäulen K so hinter  einander geschaltet werden, dass durch die  Kraftentwicklung die eine Säule gezogen und  die andere Säule gedrückt wird.

   Das Prin  zip der Verwendung von Kohlenscheiben  säulen hat den grossen Vorteil, dass auch  Kraftschwankungen bis zu sehr hohen Fre  quenzen     gemessen    werden können, unter Ver  wendung eines bekannten Oscillographen.  



  Gemäss den Fig. 2, 3 ist auf beiliegender       Zeichnung    beispielsweise ein Kraftmesser zur  Durchführung des Verfahrens gezeigt, der  sich zum Beispiel sehr     gut    zum Messen der  Erddrücke eignet. Beiderends der Kohlen  scheibensäule 1 befinden sich als Anschluss  klemmen dienende Messingscheiben 2, an  welchen die Leitungsdrähte 3 angeschlossen  sind. Die Messingscheiben 2 sind mittelst  Isolierscheiben 4 gegenüber den eigentlichen  Druckplatten 5 isoliert. Diese dienen zur  Übertragung der statischen bezw. dyna  mischen Kräfte auf die Kohlenscheibensäule  1.

   Um der Kohlenscheibensäule eine gewisse  Vorspannung erteilen zu können, sind die  Platten 5 unter sich mittelst Spannschrauben  6 verbunden, die mittelst der Muttern 7     von-          und    gegeneinander bewegt werden können.  Drei solcher Spannschrauben 6 sind im Um  kreis gleichmässig verteilt. Die     Druckplatten     5 ruhen mittelst Spitzen im Deckel 8 bezw.    Boden 9 des Gehäuses 10. Um die Kräfte  voll in ihrem Werte auf die Kohlensäule 1  einwirken zu lassen, ist zur Vermeidung un  nötiger Reibungen der Deckel 8 mittelst Ku  geln 11 im Dosengehäuse 10 gelagert. Um  die Kohlensäule 1 vor zu starker Zusammen  pressung zu schützen, ist der Hub des     Dek-          kels    8 durch verstellbare Schrauben 12 be  grenzt.

   Diese Schrauben sitzen im Deckel  rand, so dass zwecks Hubbegrenzung ihre un  tere Stirnfläche auf das eben gedrehte Ende  der Randfläche des Gehäuses 10 auftrifft.  Der Deckel wird durch Schrauben 13 im Ge  häuse 10 gesichert. Durch Lösen der Schrau  ben 13 kann der Deckel vom Gehäuse ab  gehoben werden. Anderseits können die  Schrauben 13 ebenfalls benützt werden, um  die     Vorspannung    der Säule 1 zu verstellen.  Um das Eindringen von Fremdkörpern, wie  Erde, Steine usw. in das Doseninnere zu ver  hindern,     wird    der Spalt zwischen dem  Deckelrand und dem Gehäuse durch ein       Gummiband    14 überdeckt. Die Kohlen  scheibensäule 1, sowie die Platten 5 sind  gegen Beschädigung und Wärmestrahlung  durch einen Isoliermantel 15 geschützt.

   Die       Kohlenscheibensäule    mit den beiden Druck  platten bildet mit den     Isolierschutzhüllen    ein       bequem    auswechselbares Element des Kraft  messers. Für grosse Kräfte wird     zwech-          mässigerweise    zwischen den Deckel und das  Gehäuse ein genau     kalibrierter    Stahlzylinder  mantel 16 eingebaut. Durch verschieden  grosse Wandstärke des     Stahlzylindermantels     16 kann der     Messbereich    beliebig erweitert  werden.

   Sollen mittelst dem Kraftmesser  Einzelkräfte gemessen werden, so wird die  Deckelaussenseite mit Vorteil-mit einer halb  kugelförmigen Vertiefung versehen, in die  eine     Druckplatte    eingelegt     wird,    auf welch  letztere die     Druckkraft    ausgeübt wird. Ohne       Stahlzylindermantel    ist die Dose zum Mes  sen sehr kleiner Kräfte geeignet.  



       Fig.    4 zeigt einen Kraftmesser, versehen  mit zwei     Kohlenscheibensäulen    17, 18, un  ter     Einschaltung    eines     Messzylinders    19.  Letzterer ist auswechselbar. Die beiden  Platten 20 tragen Bügel, die so ineinander      greifen, dass zum Beispiel durch die Druck  wirkung die untere Kohlensäule 17 gedrückt  und die obere Kohlensäule 18 gezogen bezw.  gestreckt wird.  



  Die Dose kann auch als Messer auf Zug  gebaut werden, indem man die Zugkräfte an  Kugelköpfen angreifen lässt, deren Lager  sich am Deckel und am Gehäuse befinden.  



  Statt Kohlenscheibensäulen können auch  Kristalle oder Körper mit kristallinischem Ge  füge usw. Verwendung finden, welche die  sogenannten piezoelektrischen Eigenschaften  aufweisen. Diese Körper, zum Beispiel  Quarz, zeichnen sich dadurch aus, dass durch  Zug oder Druck die senkrecht zu den elek  trischen Axen des Kristalles liegenden Flä  chen elektrisch geladen werden. An Stelle  der Widerstandsmessung tritt dann die Mes  sung der Ladung bezw. des Stromes zum  Beispiel mittelst Galvanometer. Die kon  struktive Ausbildung kann in ähnlicher  Weise erfolgen wie bei Benützung von Koh  lenscheibensäulen. In Fig. 5 ist beispiels  weise das Messschema angedeutet. Es be  deutet x den Kristall, der durch die Kraft P  auf Druck beansprucht wird.

   Die beiden  Elektroden übernehmen die     dadurch    erzeug  ten     Stromschwankungen    i, die am Strom  messer S gemessen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE: I. Verfahren zum Messen von Kräften, da durch gekennzeichnet, dass man die zu messenden Kräfte auf mindestens einen, in einen elektrischen Stromkreis einge schalteten Körper solcher Art einwirken lässt, dass bei Änderung der Kräfte eine Änderung in den elektrischen Verhält nissen des Stromkreises herbeigeführt wird, welche zur Messung benützt wird. II. Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kör per der genannten Art leicht auswechsel bar in einem mit Deckel versehenen Ge- häuse eingebaut ist, an welchen Körper die elektrischen Leiter einer zum Beob achtungsposten führenden Fernleitung angeschlossen sind. . UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass beiderends der kraftbeeinflussten Kohlenscheiben Säule Platten angreifen, die unter sich mittelst Vorspannschrauben und Mut- tern verbunden sind, durch welch letz tere die Platten zur Erzielung einer Vor spannung der Kohlensäule gegenein ander bewegbar sind. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die die Kohlensäule haltenden Platten mittelst Spitzen im. Deckel und im Gehäuseboden abgestützt sind.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I und den. Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, dass zur Vermei dung von gleitender Reibung der Deckel mittelst Kugeln im Gehäuse verschieb bar geführt ist.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erweiterung und Veränderung des Messbereiches aus wechselbare Messzylinder aus elastischem Material verwendet sind. ,5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfte auf einen piezoelektrischen Kristall ein wirken. 6.

   Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet{, dass zur Ver meidung einer übermässigen Beanspru chung des kraftbeeinflussenden Körpers regulierbare Anschläge vorgesehen sind, die das Ausmass der Formänderung be grenzen.