DE208146C

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Publication number: DE208146C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 208146 KLASSE 42 A-. GRUPPE- M 208146 CLASS 42 A-. GROUP

verbundene Blenden (A, B) gesandten Lichtstrahles.connected apertures (A, B) sent light beam.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. März 1907 ab.Patented in the German Empire on March 17, 1907.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vomFor this registration, the examination according to the Union Treaty of

20. März 1883March 20, 1883

14. Dezember 1900 auf Grund der Anmeldung in England vom 21. Mai 1906 anerkannt.Recognized on December 14, 1900 on the basis of registration in England on May 21, 1906.

die Prioritätthe priority

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Verdrehungsgröße bzw. der Drehkraft einer rotierenden Welle mittels eines Lichtstrahles, welcher durch zwei mit der Welle verbundene Blenden gesandt wird.The invention relates to a method and device for determining the amount of twist or the rotational force of a rotating shaft by means of a light beam which passes through two apertures connected to the shaft is sent.

Im wesentlichen kennzeichnet sich das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch, daß die Endstellungen der vom Lichtstrahl überstrichenen Länge durch Einstellung einer dritten Blende bestimmt werden und zur Bestimmung der gegenseitigen Verschiebung der beiden ersteren Blenden das Mittel aus diesen Werten genommen wird.Essentially, the method according to the invention is characterized in that the End positions of the length swept by the light beam by setting a third Aperture can be determined and used to determine the mutual displacement of the two the mean of these values is taken for the former diaphragms.

In vorzugsweiser Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind die beiden ersteren Blendenscheiben mit einer Reihe von Schlitzen in verschiedenem Abstande von,d6r Wellenmittellihie versehen, so daß Messungen der Drehkraft in verschiedenen Umdrehungszeitpunkten, z. B. entsprechend den verschiedenen Kurbelstellungen der Treibmaschine, vorgenommen werden können.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the two the former diaphragm disks with a series of slits at different distances from, d6r Wellenmittellihie provided so that measurements of the torque at different times of rotation, z. B. according to the different Crank positions of the driving machine can be made.

Auf den Zeichnungen ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer vorzugsweise zur Anwendung kommenden Ausführungsform veranschaulicht:In the drawings, the device according to the invention is preferred in one Applied embodiment illustrates:

Fig. i zeigt in Ansicht die für eine Schrau- ■ benwellenstrecke getroffene allgemeine Anordnung. Fig. I shows a view for a screw ■ Benwelle route made general arrangement.

Fig. 2 bis 8 zeigen Einzelheiten in größerem Maßstabe, und zwarFigures 2 through 8 show details on a larger scale, namely

Fig. 2 die B-Scheibe bruchstückweise im Schnitt, .Fig. 2 the B-disk fragmentary in Cut, .

Fig. 3 bis 7 die C-Platte nebst der sie tragenden Konsole beziehentlich im Längsschnitt ■ nach Z-Z in Stirnansicht, im Grundriß, im Schnitt nach X-X und im Schnitt nach Y-Y (der Fig. 4) undFig. 3 to 7 the C-plate together with the bracket supporting it, respectively, in longitudinal section ■ according to ZZ in front view, in plan, in section according to XX and in section according to YY (of FIG. 4) and

Fig. 8 eine teilweise Stirnansicht in umgekehrter Richtung wie Fig. 4,FIG. 8 shows a partial front view in the opposite direction to FIG. 4,

Fig. 9 bis 12 Schaubilder zur Erläuterung, wie die Beobachtungen anzustellen sind, wobei jedesmal ein wagerechter Schnitt durch die Schlitze vorgenommen ist, und zwar bei Fig. 9 und 10, wenn die Schlitze sich etwa in ihrer höchsten Lage befinden und keine Drehungsübertragung durch die Welle stattfindet, Fig. Ii und 12 entsprechend ebenso im Falle der Drehungsübertragung durch die Welle;9 to 12 are diagrams for explaining how the observations are to be made, wherein each time a horizontal section is made through the slots, specifically in FIG. 9 and 10, when the slots are approximately in their highest position and there is no rotation transmission through the shaft, FIGS. Ii and 12 likewise in the case the transmission of rotation through the shaft;

die Abmessungen sind dabei der größeren Deutlichkeit wegen stark verzerrt,the dimensions are strongly distorted for the sake of greater clarity,

Fig. 13 und 14 eine Abänderung, bei welcher der B-Schlitz durch einen kleinen Spiegel ersetzt ist,Figs. 13 and 14 show a modification in which the B-slot has been replaced by a small mirror,

Fig. 15 die Anordnung eines lichtempfindlich gemachten sich bewegenden Bandes an Stelle des C-Schlitzes,Figure 15 shows the placement of a photosensitized moving belt in place of the C-slot,

Fig. 16 eine bei den Schlitzen vorgenommene Abänderung, um die Anstellung von Beobachtungen an verschiedenen Punkten bei der Umdrehung zu ermöglichen, undFig. 16 shows one taken at the slots Modification to include making observations at different points in the Enable rotation, and

Fig. 17, eine an die Lichtquelle angepaßte Sammellinse.Fig. 17, one adapted to the light source Converging lens.

Mit A und B sind zwei auf der Welle 1 befestigte und mit je einem Schlitz versehene Scheiben benannt. Die gleichfalls mit einem Schlitz versehene Platte C ist an der Visier- A and B are two disks attached to the shaft 1 and each provided with a slot. The plate C, which is also provided with a slot, is attached to the visor

■ vorrichtung einstellbar befestigt. Die Lichtquelle 2 kann von beliebiger geeigneter Art sein; sie besitzt einen Schirm mit einem schmalen aufrechten Schlitz 3 (s. Fig. 9 bis 12). An ihrem Umfange besteht die B-Scheibe (Fig. 2) aus Blech und besitzt einen schmalen Radialschlitz 4. Der Umfangsteil ist an einem auf der Welle sitzenden stärkeren zentralen Teil B₁ befestigt. Die Scheibe ist zweiteilig, so daß sie mittels Bolzen 5 in jeder gewünschten Lage auf der Welle festgeklemmt werden kann. Die Α-Scheibe entspricht in ihrer Bau-. art genau der B-Scheibe.■ device fastened adjustable. The light source 2 can be of any suitable type; it has a screen with a narrow upright slot 3 (see FIGS. 9 to 12). The circumference of the B disk (FIG. 2) is made of sheet metal and has a narrow radial slot 4. The circumferential part is attached to a stronger central part B ₁ seated on the shaft. The disc is in two parts, so that it can be clamped by means of bolts 5 in any desired position on the shaft. The Α-disk corresponds in its construction. art exactly the B-washer.

Beide Scheiben sind so weit, wie es in praktischer Hinsicht zulässig ist, voneinander entfernt; ihre Schlitze befinden sich so genau wie möglich in derselben durch die Mittellinie der Welle gehenden Ebene. Die Schlitze müssen natürlich in hinreichendem Abstande von der Wellenlinie sich befinden, um die Bahn des Lichtstrahles durch die Wellenkupplungen und die Lagerdeckel nicht behindern zu lassen.Both disks are as far apart as is practically permissible removed; their slots are as precisely as possible in the same through the center line the wave going plane. The slots must of course be at a sufficient distance from the Wavy line are located around the path of the light beam through the shaft couplings and not to let the bearing caps get in the way.

Die Platte C, welche einen als Visierschlitz zu bezeichnenden radialen Schlitz 6 besitzt, ist auf der Konsole 7 angebracht, so. daß ihr Gleiten konzentrisch zur Welle für ein kurzes Stück möglich ist, wobei ihre Ränder durch die Platten 8 gehalten werden. Sie wird durch das gerändelte Rädchen 9, die in der Konsole 7 drehbare Spindel 10 und das mit dem Zahnbogen 12 auf der C-Platte in Eingriff stehende Zahnrad 11 bewegt. Mit 13The plate C, which has a radial slot 6 to be designated as a visor slot, is attached to the console 7, so. that their slip is concentric with the shaft for a short time Piece is possible, with its edges being held by the plates 8. she will by the knurled wheel 9, the rotatable in the console 7 spindle 10 and with the toothed arch 12 on the C-plate in meshing gear 11 moves. With 13

(s. Fig. 7) ist eine Klemmschraube bezeichnet, während 14 eine Skala auf der Konsole 7~und 15 ein Nonius auf der C-Platte ist.(See Fig. 7) is a clamping screw, while 14 is a scale on the console 7 ~ and 15 is a vernier on the C-plate.

⁰ Damit die Beobachtungen in geeigneter Weise seitlich zur Welle vorgenommen werden können, ist an die Platte C ein deren Schlitz 6 umgebendes kurzes Rohr 16 angeschlossen, und ein reflektierendes Prisma 17 dient dazu, den Lichtstrahl seitlich in das das Okular bildende zweite Rohr 18 abzulenken. ⁰ So that the observations can be made in a suitable way laterally to the wave, a short tube 16 surrounding its slot 6 is connected to the plate C, and a reflecting prism 17 serves to deflect the light beam laterally into the second tube 18 forming the eyepiece.

Lichtquelle 2 und Konsole 7 werden von an dem Schiff befestigten Konsolen 19 getragen, und die Kappen oder Schirme 20 dienen zum Ablenken zerstreuten Lichtes sowie zum Schütze für die Scheiben. Sie sind natürlich durchlocht, um den Durchgang des Lichtstrahles zu gestatten. Die Konsole 7 wird unten durch die mit Langlöchern 21 versehenen Lappen derartig gehalten, daß seitliche Verstellung möglich ist.Light source 2 and console 7 are from brackets 19 attached to the ship are carried, and the caps or screens 20 are used to deflect scattered light and to protect the panes. You are natural perforated to allow the light beam to pass through. The console 7 is provided with elongated holes 21 at the bottom Tab held in such a way that lateral adjustment is possible.

Die Wirkungsweise ist am besten zu verstehen, wenn man Fig. 9 und 10 für den ersten Fall betrachtet. In diesen rein schematischen Darstellungen sind die. Schlitze der A- und der B-Scheibe als in derselben Ebene wie die Mittellinie S-S der keine, Drehung übertragenden Welle befindlich angenommen. Läuft die Welle in der Richtung der Pfeile um, so kann kein Licht durch den B-Schlitz hindurchtreten, bis er die Stellung der Fig. 9 erreicht, wobei die Linie D-D die Scheidelinie zwischen Licht und Dunkelheit bezeichnet; andererseits kann kein Licht durch den B-Schlitz hindurchtreten, nachdem er die Stellung der Fig. 10 überschritten hat. Falls also der C-Schlitz irgendwo zwischen die beiden in Fig. 9 und 10 bezüglich veranschaulichten Lagen eingestellt sein sollte, so wird ein Lichtstrahl bei jeder Umdrehung zu sehen sein. Die Länge ■ des Bogens, über den hin der Lichtstrahl so beobachtet werden kann, hängt offensichtlich von der in Fig. 9 und 10 übertrieben, gezeichneten Breite der Schlitze ab, aber es ist klar, daß, falls der C-Schlitz entsprechend der Darstellung auf die beiden Grenzlagen, in denen der Strahl verschwindet, eingestellt sein sollte, das Mittel der beiden Ablesungen die genaue, Schlitzen von beliebiger Breite entsprechende Ablesung vorstellen wird. Man sieht, daß die Breite der Schlitze die Genauigkeit der Messung nicht beeinträchtigt, und es ist vorteilhaft, sie von merkbarer Breite, etwa ΐ^χ/₂ bis 3 mm, zu machen.The operation is best understood by looking at Figures 9 and 10 for the first case. In these purely schematic representations are the. Slots of the A and B disks are assumed to be in the same plane as the center line SS of the non-rotating shaft. If the wave rotates in the direction of the arrows, no light can pass through the B-slot until it reaches the position of FIG. 9, the line DD denoting the dividing line between light and darkness; on the other hand, no light can pass through the B-slot after it has passed the position of FIG. Thus, if the C-slot should be set somewhere between the two positions illustrated in FIGS. 9 and 10, a light beam will be seen with each revolution. The length of the arc over which the light beam can be observed in this way obviously depends on the exaggerated width of the slots in FIGS. 9 and 10, but it is clear that if the C-slot is open as shown the two limit positions in which the beam disappears should be set, the mean of the two readings will represent the exact reading corresponding to slits of any width. It is seen that the width of the slits does not affect the accuracy of the measurement, and it is advantageous to mm of appreciable width, about ^ΐ χ / ₂ to 3, to make.

In den den Fig. 9 und 10 entsprechenden Fig. 11 und 12 überträgt, wie erwähnt, die Welle Drehung. Der A- und der B-Schlitz befinden sich nicht länger in derselben durch die Wellenmittellinie gehenden Ebene, der B-Schlitz ist vielmehr gegen den Α-Schlitz um den Betrag T verrückt.In FIGS. 11 and 12 corresponding to FIGS. 9 and 10, as mentioned, the shaft transmits rotation. The A- and B-slot are no longer in the same passing through the shaft center line plane of the B-slot is rather crazy against the Α slot by the amount t.

Der C-Schlitz wird in der Drehungsrichtung bewegt, bis der Strahl erscheint, hierauf vorgerückt, bis der Strahl gerade verschwindet (entsprechend Fig. 12), und die Ablesung vorgenommen; er wird sodann rückwärts bewegt, bis der Strahl von neuem verschwindet (entsprechend Fig; 11), und wie vorher abgelesen. Das Mittel beider Ablesungen ergibt die richtige. ' 'The C-slot is moved in the direction of rotation until the beam appears, then advanced until the beam just disappears (corresponding to FIG. 12) and the reading is taken; it is then moved backwards until the ray disappears again (correspondingly Fig; 11), and read off as before. The mean of the two readings gives the correct one. ''

Es ist nicht nötig, daß die Schlitze der A- und B-Scheibe genau in derselben Ebene mitIt is not necessary that the slots of the A- and B-disk exactly in the same plane with

Claims

the central axis of the shaft. It -can | namely, a zero reading is taken that when the shaft rotates without transmitting torque. Such a zero reading can be applied as a permanent calibration in order to find application for the values actually read, or the console 7 can be moved laterally by means of the elongated hole tabs 21 so that, if. Rotational force zero is read, the tabs 26 (see Fig. 8) are intended for reading the setting of the console after setting up the device. In the case of a turbine steamer, the best way to take a zero reading is to shut off the steam while the ship is in motion; the propeller will then drive the shaft and the only turning force is that which is necessary to overcome the otherwise negligible friction of the bearings and the turbine. Instead of arranging the light beam in such a way that the light beam passes through the B-pane, a mirror 22 (see FIGS. 13 and 14) can, as mentioned, be attached to said pane. This mirror throws the light beam back to the light source, where it is received as before through the sighting slot 6 of the C-plate. It should be noted that in order that this plate and the light source do not interfere with one another, the mirror 22 is rotated a little counter to the normal to the shaft. The measurement is done as before by adjusting the C-plate, and the arrangement has the advantage that the length of the light beam is doubled. Instead of shifting the light beam through direct sighting; Observe, the arrangement can be made so that it falls on a screen or on a light-sensitive tape 23 (see Fig. 15), which moves on between revolving rollers 24 and thus has a self-registering effect. In order to improve the luminosity of the slit 3 of the lamp 2, a converging lens 25 (see FIG. 17) can be inserted between the slit and the lamp; if the light source is small and sharply defined, such as an electric incandescent lamp with a straight single filament, see this the latter can be used without the slot 3. - As can be seen, the devices described serve to measure the twist in a single moment during the revolution machine), different groups of slots can be provided at regular angular displacements around the disks but at alternating radial distances from the axis of rotation, as at 4 'in Fig. 16, and each pair can be used one after the other; thereby moving the light source and the plate C in the radial direction, but the former is kept in the same, e.g., perpendicular, plane Light beam for measuring the angular displacement in the manner explained makes any mechanical and electrical connections between the two parts attached to the shaft (with the exception of the shaft itself, of course) unnecessary and enables such measurements to be carried out quickly and with great accuracy. Godfather ν τ claims:

1. A method for determining the amount of twist or the torque of a rotating shaft by means of a light beam sent through two diaphragms (A, B) connected to the shaft, characterized in that the end positions of the length swept by the light beam by adjusting the diaphragm ' (C) and the mean of these values is taken to determine the shift from diaphragm (B) to diaphragm (A).

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that

. shows that the diaphragm washers (A, B) with a series of slots (4 ') in

. Different distances from the shaft center line (SS) are provided, so that measurements of the torque at different times of rotation, e.g. B-. according to the different crank positions of the driving machine can be made.

1 sheet of drawings.