188450. lajstromszámú szabadalom • Elektromechanikus mérőátalakító csap
1 188 450 2 A találmány tárgya elektromechanikus mérőátalakító csap, elsősorban változó hatásvonalú erő mérésére. Az ipari gyakorlat egyik leggyakoribb mért mennyisége az erő. A villamos mérési módszerek elterjedésével az erő-villamos jel átalakítására számos megoldást dolgoztak ki. Napjainkban erre a célra a nyúlásmérő bélyeges mérőátalakítók a legelterjedtebbek, de más fizikai jelenséget is hasznosítanak. Az ilyen elektromechanikus mérőátalakítókban az erő-villamos jel helyes átalakításához szükséges, hogy a mérendő erő hatásvonala és a mérőátalakító mérőiránya egybeessék. Minden más esetben a mérőtestben a járulékos igénybevételből járulékos feszültségek ébrednek. Amíg a mérőtestre ható eredő egyetlen erő, addig a mérőátalakító ebből az eredő erőből a mérőirányba eső komponenssel arányos villamos jelet szolgáltat. Ha eredőként nyomaték is fellép, úgy ebből is erőnek megfelelő komponenst mér az átalakító. A gyakorlat ezért nagy gondot fordít az erő helyes bevezetésére. Külön szerkezeti elemekkel gondoskodnak a mérőirányra merőleges erők felvételéről - hogy az ne hasson a mérőátalakító mérőtestére - különleges szerkezettel gondoskodnak a mérőiránytól eltérő erőhatások kialakulásának megakadályozásáról. Ezt oldottuk meg a tartó típusú erőmérők kialakításával. Később mérÖtengely vagy csap típusú mérőátalakítókat alkalmaztak erre a célra. E sokrétű konstrukció ellenére számos mérési feladatban a mérendő erő abszolút értéke mellett annak hatásvonala is rendeltetésszerűen változik. Sokszor feladat a változó irányú hatásvonal mellett az erő abszolút értékének mérése. Az eddigi mérőátalakítók mindegyike csak a mérőirányba eső erőkomponenssel arányos villamos jelet szolgáltat. Ilyen megoldás például a 198 735 sz. szovjet szabadalmi leírás szerinti kivitel. Elvileg ez egy tartó, amely két végén van alátámasztva. A két alátámasztás között, mint két nagyobb átmérőjű alapjával összefordított csonkakúp van kialakítva. A kettős kúpot a nagyobb átmérőjű részen a hengeres perselytől koncentrikus erő terheli. így a tartó hajlításra van igénybe véve. Az igénybevétel addig növelhető, amíg a kúpok alkotói párhuzamosak lesznek a persely alkotójával, azaz azok egymásra felfekszenek. Hasonló, csaptípusú erőmérőt ismertet a 311 573 sz. svéd vagy a 355 40 25 sz. USA szabadalom is. A mérőtest két végén befogott tartó, amelynek egyik végén egy nyomaték és egy erő hat. A nyomatékot is a mérendő erő létesíti. A mérőhíd felépítése olyan, hogy az oldalirányú erőre érzéketlen, azaz csak a mérő-keresztmetszet függőleges (a mérendő erővel egybeeső) tengelye irányába eső erőt méri. Ezért a mérőátalakító helyes működéséhez nagyon fontos a mérőátalakító tájolása a mérendő erőhöz képest (pl. kötélerők mérésekor). Egy másik megoldásnál 24 35 322 sz. francia szabadalom) a csőtengely két végére a mérendő erő és a reakcióerő mint erőpár hat, ily módon a két középső erőátadás helye között a csőtengely-tartó állandó nyomatékra van igénybe véve. A mérőérzékelők azonban a két végén, a változó nyomatékú ■> helyen vannak elhelyezve a semleges szál síkjában, a nyíró feszültségekre plusz-mínusz 45°-os irányba, így a mérőátalakító a csőtengely semleges síkjára merőleges erőkomponens mérését teszi lehetővé. Hasonlóan erőpárt alakít ki a 26 31 698 sz. NSZK szabadalmi leírás szerinti mérőátalakító is a tartó két végén. A különböző kialakítású keresztmetszet mindegyikénél a semleges síkra merőleges érintőjű felületén van a nyúlás érzékelő elhelyezve, a nyíró feszültségekből adódó húzó ill. nyomó feszültségek irányába mutató mérő iránnyal. Érdekes megoldást ír le a 26 50 442 számú NSZK közzétételi irat. A megoldás munkagépek - emelőgépek - mechanizmusában meglévő két csuklót összekötő egyenesben - rúd, munkahenger stb. - lévő gépelembe ébredő erő, két egymásra merőleges komponense körül az egyik összetevőt méri. A mérőtest kialakítása, tengelycsap formájú, és több támaszú (három) tartó, melyek mindegyike befogásként fogható fel. A befogások közül a két szélső pl. a reakcióerőt képviseli, míg a középső a mérendő erőt. A hajlított rúd keresztmetszetének semleges tengelye a mérni nem kívánt összetevő irányával esik egybe, míg az erre merőleges tengelyiránya a mérőtengely mérő iránya. A 180 974 lsz. magyar szabadalmi bejelentésben leírt mérőtengelycsap is egyirányú erő mérését teszi lehetővé. Ha a mérőtest csavart részeinek hossztengelye által meghatározott síkra merőlegestől eltér az erő hatásvonala, úgy a mérőátalakító, a merőleges egyenesbe eső erőkomponensét fogja mérni. A 140 593 számú szovjet szerzői tanúsítvány egy olyan mérőtengelycsapot ismertet, amely gépszerkezetek tengelyére ható erő meghatározását teszi lehetővé. A mérőátalakító két végén alátámasztott és középen terhelt tartó típusú. A mérendő erő által létesített igénybevételt a tartó hossztengelyére merőleges és egymásra is merőleges, két tengely irányába érzékeli, mintegy e két komponensre bontja a mérendő erőt. A vázolt megoldásnál a henger hossza mentén, a keresztmetszet két átmérőjénél hornyokat képeznek ki, amelyek fenékfelületein helyezik el a nyúlásérzékelőket. Az erőkomponensek és a fesztávolságok szorzataként létesített nyomatékok létesítik a méröhídak kimenőjeleit. A tényleges erőt a négyzetes összegezéssel és négyzetgyökvonással nyerjük, irányának - a két tengelyhez képest - arc tg függvény számítással kaphatjuk meg. A jelen találmánnyal olyan mérőátalakító csap kialakítás létrehozása a célunk, amely lehetővé teszi a csapra ható erő abszolút értékének mérését abban az esetben is, ha a mérendő erő hatásvonala változó irányú. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a mérőátalakító csapnak egymással páronként szemben fekvő két-két henger és sík palástfelülete van, ahol az erő és a reakcióerö támadáspontja a hengeres palástfelületeken van és mindkét sík felületbe teljes hosszuk mentén a csap geometriai tengelyén túlnyúló, azzal párhuzamos falú bemetszés van bemunkálva, a bemetszések oldalfalai egymással párhuzamosak és az egyes síkfelületeken a másik síkfelületből induló bemetszéssel szemben, valamint az adott síkfelületből induló 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
