ZUSAMMENFASSUNG:

Die Prinzipien der Funktion und des Aufbaus einer hydraulischen Zelle werden erlautert. Diese Zelle enthalt eine Anzeigeeinheit hoher Qualitat. Die Anzeigeeinheit besteht aus einem Federsystem, welches durch den hydraulischen Druck deformiert wird. Die Verformung kann an einem Anzeigestift abgelesen werden. Der Stift wird durch die Verformung des Federsystems in axialer Richtung verschoben,-wobei die Verschiebungsbetrage dem hydraulischen Druck proportional sind. Die Vorteile dieses Meßsystems werden vorgestellt.

SYNOPSIS:

The operating principles and the design of an hydraulic cell are explained which incorporates a high-quality read-out unit. The latter consists of a spring system which is compressed and deflected by the hydraulic pressure so that the deflection can be read from an indicating rod. The rod is being shifted in an axial direction at a rate proportional to the hydraulic pressure. The advantages of this measuring system are being stated.

RESUME:

On decrit la fonction et la composition d'une cellule hydraulique comportant un dispositif de lecture de haute qualite. Ce dispositif incorpore un système à ressort qui se comprime et se devie en fonction de la pression hydraulique, permettant ainsi la lecture de la deflexion sur une tige indicatrice. La tige se deplace en direction axiale à une allure proportionnelle à la pression hydraulique. Les avantages de ce système de mesure sont expliques.

Einleitung

Fuer die Messung von Kraften oder Druecken im Bereich der Bautechnik, des Bergbaus, oder der Gebirgsmechanik gibt es derzeit eine Vielzahl von- Instrumenten. Ihre Bauweise richtet sich nach der Erfordernis, daß die Krafte oder Druecke vom Instrument aufgenommen werden muessen, wofuer meist eine weitgehend steife und hochfeste Kapsel oder Zelle vorgesehen wir. Die Größe der Kraft oder des Drucks wird durch ein Übertragungssystem in eine physikalische Meßgröße um ergewandelt und zu einem Anzeigesystem weiterge leitet, an dem der Betrag des Meßwertes abgelesen werden kann. Die Aufgaben der Übertragung und der Anzeige werden durch verschiedene Lösungsformen bewaltigt. Hiezu bedient man sich elastomechanischer,hydraulischer, elektrischer und photoelastischer Wechselwierkungen (1,2,3). Solche Instrumente haben einen hohen Grad der Reife erreicht, so daß sie infolge ihrer Genauigkeit, Zuverlassigkeit, Robustheit, Bestandigkeit und Wirtschaftlichkeit in vielen Projekten mitverwendet werden. Die Erfordernisse der Praxis drangen jedoch - wie allgemein in der technischen Entwicklung - nach Verbesserungen. Dazu gehören jene bezueglich der Einfachheit, Energiefreiheit, Einsetzbarkei t unter Schlag wetter-Bedingungen, Verbindbarkeit mit vieler lei Ablese-, Registrier-, Schreib- oder Warn- systemen auch nach erfolgtem Einbau, Unempfindlichkeit gegenueber Temperaturschwankungen, höhtem Meßbereich, erhöhter Ablesegenauigkeit und guenstigen Kosten. Ein Schritt in dieser Richtung wurde mit der Neuentwicklung einer patentrechtlich geschuetzten Zelle gemacht, welche als Übertragungssystem und Anzeigesystem eine Kombination von hydraulischen und elastomechanischen Elementen benuetzt. Diese Kombination wird als Hydromechanisches Anzeige-System (HAS) bezeichnet. Der Aufbau der Zelle und die Wirkungsweise des HAS, sowie einige grundlegende theoretische Betrachtungen, die darauf beruhenden Vorteile, und erste Einsatzerfahrungen werden nachstehend erlautert.

2. Aufbau und Wirkungsweise der HAS-Zellen In Abb. 1 sind beispielsweise zwei Zellentypen gezeigt, welche das HAS zur Grundlage haben (4).

Die Zellen bestehen aus dem Zellenkörper, der, aus Blechen oder Platten,durch Schweißen hergegestellt wird·und.dem Federbalg,(evtl. Kolben) mit Verschlußzylinder. Zwischen den Blechen oder Platten ist ein Schlitz zur Aufnahme der Druckfluessigkeit freigehalten. Dieser schlitz ist an einer Stelle zu einer Zylinderform ausgeweitet, in welche der Federbalg eingesetzt wird. BeiWirksamwerden eines Außendrucks oder einer Last auf die Zelle uebertragt die Druckfluessigkeit diesen auf den Federbalg, der sich-nur entsprechend seiner Federkonstante in der Richtung seiner Langsachse verformen kann. An der"Stirnflache des Balgs siezt ein nach ausserhalb der Zelle fuehrender Anzeigestift. Sein freies Ende ist somit ausserhalb der Zelle sichtbar gemacht. Die Stellung des freien Endes des Anzeigestifres gegenueber einer im Verschlußzylinder eingekerbten Skala kann visuell abgelesen werden. Verschiedene Grade der Ablesegenauigkeit sind wahlweise verfuegbar, da die Ablesung entweder mit freiem Auge gegenueber der eingekerbten Skala erfolgen kann oder mit einer Schiebelehre, oder mit einer mechanischen Feinmeßuhr. Auch können mechanische Schreiber angeschraubt werden oder induktive Weggeber mit ueber Kabel gehender Fernregistrierung angeschlossen werden. Damit ist im Bereich der Meßwerterfassung jede Möglichkeit gegeben und insbesondere die aufwandfreie Direktablesung mit freiem Auge durchfuehrbar. Die geschuetzte Unterbringung des Anzeigestiftes im Schlitz des Verschlußzylinders verhindert Beschadigungen oder Störungen durch Schlag, Staub, Wasser usw. Da der aussere Teil des Verschluß zylinders drehbar und der Schlitz damit um seine Langsachse schwenkbar ist, kann die Ablesung von verschiedenen Blickrichtungen aus erfolgen. Die achsiale Verschiebung des Anzeigestiftes entspricht exakt dem Einstauchweg des Federbalges (oder eines manchmal eingesetzten Kolbens). Bei Annahme einer völlig inkompressiblen Druckfluessigkeit entspricht der Einstauchweg des Balges dem Betrag der Deflexion der Zellenplatten multipliziert mit dem Verhaltnis von Schlitzflache zu Stirnflache des Balges. Bei einem solchen Verhaltnis von z.B. 400: 1 kann das HAS somit eine Vergrößerung der Zellendeflexion um das 400- fache anzeigen. Die Größe der Zellendeflexion wuerde dabei dem Widerstand entsprechend verlaufen, welchen die Zelle als Gesamtsystem der von außen wirkenden Last entgegenstellt. Bei inkompressibler Druckfluessigkeit enspricht dieser Widerstand einer kombinierten Wirkung der Balgsteifigkeit und der Steifigkeit des Zellenkörpers.

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