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Dynamometer [2]

[199] Dynamometer. – Um die Torsion von Schiffswellen und dadurch die von diesen übertragenen Kräfte zu messen und aufzuzeichnen, benutzt man neuerdings mechanische, optische, stereoskopische und elektrische Methoden und Apparate.

F. Lux [1] hat folgenden, auf elektrischer Anzeige beruhenden Torsionsindikator ersonnen (Fig. 1), der bei jeder Umdrehung den Torsionswinkel der Welle 1 zwischen zwei bestimmten Wellenquerschnitten 2 und 3 mittels einer elektrischen Anzeigevorrichtung angibt. Die Welle ist mit einem Zeiger 4 und einem Kontakt 5 versehen. Bei jeder Wellenumdrehung schleift Kontakt 5 auf der Schneide 6, wodurch ein elektrischer Strom vom Element 7 durch den Leiter 8, Schleifkontakt 9, Welle 1, Kontakt 5, Schneide 6, Leiter 10, Primärspule 11 und von da zur Stromquelle zurückfließt. Der Strom wird also bei jeder Umdrehung einmal geöffnet und geschlossen. Die Primärspule erzeugt dadurch in der Sekundärspule 12 einen hochgespannten Strom, der durch 13, 1, 4 nach 15 in Funkenform überspringt und durch 14 nach der Induktionsspule 12 zurückkehrt. Während also bei unbeanspruchter Welle bei jeder Umdrehung an ein und derselben Stelle des Gradbogens 15, also dem Nullpunkt, der Induktionsfunken überspringt, bleibt bei belasteter, also verdrehter Welle der Funken je nach der Belastung mehr oder weniger zurück und zeigt dadurch bei jeder Umdrehung den Torsionswinkel, um welchen die Welle verdreht ist, an, gibt also im Abstand der Uebersprungstelle vom Nullpunkt ein Maß für die Verdrehung, also auch der von der Welle übertragenen Leistung oder Arbeitsgröße an.

Die Firma Gebr. Amsler, Schaffhausen, baut ebenfalls Torsionsdynamometer [2], welche jedoch mit stroboskopischer Ablesung eingerichtet sind. Dieselben sind in der Regel als Kupplungen ausgebildet, die zwischen das Treibende und die getriebene Maschine eingeschaltet sind. Die Kraft wird durch einen federnden Stab von einem zum andern Wellenende übertragen. Auch hier, wie bei Lux, ist das Maß der übertragenen Kraft der Verdrehungswinkel.[199]

In Fig. 2 sind D und L Flanschen, die auf den Enden 1 und 2 der treibenden bezw. getriebenen Welle festgekeilt sind. Zwischen D und L wird der Kraftmesser eingebaut, dabei müssen die Achsen der Wellen 1 und 2 genau in einer geraden Linie liegen. G ist der die Kraft übertragende federnde Stab, der an seinen Enden von den Futtern F und H gefaßt ist. F steckt undrehbar fest im Rohr A, H im Flansch J. Da der Flansch B auf A festgekeilt ist, so sind die Enden des Stabes G mit den Flanschen D und L starr verbunden. Der Stab G ist von der hohlen Welle A eingeschlossen, die einerseits die Ablesevorrichtung für die Beobachtung des Verdrehungswinkels trägt, anderseits verhindert, daß der Stab G über das zulässige Maß hinaus verdreht werde. Zu diesem Zweck ist das Ende von A, das dem Futter H gegenübersteht, mit zwei Klauen versehen, die an entsprechenden Klauen am Futter H anstoßen, wenn der zulässige Verdrehungswinkel erreicht ist. Diese Klauen sind beim Kraftmesser nach Fig. 2 durch Anschlagstifte E ersetzt. Zur Ablesung des Verdrehungswinkels dienen die drei Scheiben M, N und O, von denen M starr mit dem einen Ende, N und O starr mit dem andern Ende des federnden Stabes verbunden sind. Verdreht sich der Stab G, so verdreht sich auch die Scheibe M gegenüber den beiden Scheiben N und O um einen gewissen Winkel, der gleich ist dem Verdrehungswinkel der beiden Stabenden. Der Rand U der Scheibe M besteht aus durchsichtigem Celluloid, auf dem eine Teilung eingeschnitten ist. Vor dieser Teilung spielt der Index T. Dieser ist ein seiner radialer Schlitz in der Scheibe N. Die Scheibe O hat bei P gegenüber T auch einen seinen radialen Schlitz, durch den der Beobachter blickt, um die Stellung des Index T auf der Teilung U abzulesen. Das Auge Q des Beobachters, der von der Seite her mittels des zwischengeschalteten Spiegels »S beobachtet, sieht Teilung und Index vollkommen scharf, wenn der Apparat sich mit irgendeiner Geschwindigkeit dreht. Der Index T erscheint dabei als heller Strich, die Teilstriche auf U als schwarze Striche. Die Teilung muß dabei von hinten her durch das Licht R gut beleuchtet sein, und das Auge darf nicht durch direktes Licht geblendet werden. Als Licht eignet sich eine 50-kerzige elektrische Glühlampe mit Milchglasbirne am bellen. Steht elektrischer Strom nicht zur Verfügung, so verwendet man eine Radfahreracetylenlampe. Die Beobachtung wird durch den Umstand wesentlich erleichtert, daß die Teilintervalle stark vergrößert erscheinen, und zwar um so mehr vergrößert, als sich das Auge vom Spiegel S entfernt. Die Entfernung des Auges vom Spiegel kann sogar 1 m und mehr betragen. Die Vergrößerung der Teilintervalle ist unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Kraftmessers. Auch als feststehende Apparate werden diese Torsionskraftmesser von der genannten Firma ausgeführt.

Auf einem andern Prinzip beruht der hydraulische Kraftmesser derselben Firma. Derselbe dient zum Messen und Aufzeichnen der Kraft, die von einem Motor an eine Maschine abgegeben wird, wobei vorausgesetzt ist, daß die Maschine von einem Riemen angetrieben werden kann.

Um dauernd die Belastungsänderungen graphisch aufzeichnen zu können, baut die Aktiengesellschaft H. Maihak in Hamburg den selbstregistrierenden Belastungsanzeiger von Böttcher (Fig. 3). Derselbe gibt ein vollkommenes Bild der Belastungsschwankungen, der Leistungsreserve sowie der Belastung kurz vor Beginn und kurz nach Schluß der Arbeitspausen. Die durchlaufende Kontrolle von Betriebsmaschinen, Dampfmaschinen, Dampfturbinen, Wasserturbinen oder Verbrennungskraftmaschinen ist für den modernen sparsamen Fabrikbetrieb ein unumgängliches Erfordernis geworden. Der Apparat geht von dem einfachen Gedanken aus, daß die Stellung der Regulatorhülse bezw. die mittlere Stellung des Steuerungsgestänges einer Maschine einen Anhalt für deren Belastungszustand gibt, und daß man daher die dauernde Aufzeichnung der Regulatorstellung oder der Mittellage des Steuerungsgestänges dazu verwenden kann, ein Bild von der Maschinenbelastung zu geben. Die Schwierigkeit für die praktische Ausführung liegt darin, die fast stets vorhandenen, mehr oder minder großen Schwingungen um die momentane Mittellage, welche aufgezeichnet werden soll, vom Schreibstift fernzuhalten. Dies wird bei dem neuen Apparat erreicht durch ein Massenpendel in Verbindung mit einstellbaren Schraubensendern, welches vor den Schreibhebel geschaltet ist. Der Hebel a des Apparates ist mit dem Regulator oder dergl. verbunden. Die Sendern b nehmen die kleinen, unwesentlichen Schwankungen um die momentane Mittellage auf und leiten nur die Verschiebungen der Mittellage selbst auf das Pendel cc über, dessen Bewegung mittels Schreibsender d auf der Registriertrommel e aufgezeichnet wird, welche je nach Umständen in 24 Stunden ein oder mehrere Umläufe macht. Das Werk e wird durch einen Glaszylinder f und die Teile g, h geschützt. Der[200] Oberteil ruht auf der Säule s und ist darin zur Veränderung der Spannung der Sendern b b verschiebbar; mittels Grundplatte k wird das Ganze festgeschraubt. Der Apparat kann entweder mit der Regulatorhülse oder dem Stellzeug verbunden werden. Bei Maschinen mit Kulissensteuerung wird derselbe mit der Hängestange der Kulisse verbunden; er registriert dann die Kulissenstellung (Schiffsmaschinen). Bei Dampfturbinen, welche mit verschiedenen Düsengruppen arbeiten, entwirft der Apparat ein genaues Bild über die Notwendigkeit, die Schaltung der Düsengruppen zu ändern. Von ganz besonderem Wert ist der Apparat für Garantieversuche, welche nach den Vereinsnormen durchgeführt werden sollen, weil er dauernd den Belastungszustand aufzeichnet und damit die Möglichkeit ausschließt, daß zwischen zwei Diagrammentnahmen, die meistens mehr als 10 Minuten auseinander liegen, eventuell auftretende wesentliche Aenderungen in dem Belastungszustand unbeobachtet bleiben.

Ueber eine Verbesserung an dem Pronyschen Zaum, welcher im elektrotechnischen Laboratorium der Haward-Universität ausgeführt und angewendet ist, wird folgendes berichtet [3]: Der Bremsarm ruht nicht unmittelbar auf der Bremstrommel, sondern auf einem kleinen Wagen a (Fig. 4), mit dem er lose durch Bolzen c und Sendern d verbunden ist. Das Bremsband ist mittels der beiden Hakenschrauben e fest am Bremsarm aufgehängt. In den Arm ist noch eine Büchse f eingelassen, die die Mutter für die Spindel g bildet. Dreht man die Spindel durch das Handrad h, so entfernt sich der Arm von dem Wagen und spannt dadurch das Bremsband. Die abgebremste Leistung wird dann durch eine Federwage unter Einschaltung eines die Schwingungen dämpfenden Oelpuffers angezeigt. Von besonderem Wert ist die Einrichtung für die Messung sehr kleiner Leistungen. Sie ist um so praktischer, als sowohl die Art der Befestigung des Bremsbandes an umstellbaren Hakenschrauben, wie auch die Form des Wagens der Anwendung des Zaumes auf Trommeln von sehr verschiedenem Durchmesser erlaubt.

Literatur: [1] Jahrbuch der Schiffbautechnischen Gesellschaft 1912, S. 536. – [2] D.R.P. Nr. 182882. – [3] Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1911, S. 1181. – [4] Vgl. a. Inhaltsverzeichnis der Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1904–10; Art. Dynamometer; 1911, S. 1951; 1912, S. 1326.

v. Ihering.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.