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Temperaturempfindlicher magnetostriktiver Geber
Die Erfindung betrifft einen temperaturempfindlichen magnetostriktiven Geber, der aus einem
Messkörper aus ferromagnetischem Material sowie mindestens einer, Teile des Messkörpers umschliessenden Magnetisierungswicklung, mindestens einer Messwicklung und einem Belastungskörper besteht, welcher aus einem Material mit anderem thermischem Ausdehnungskoeffizienten als der des
Messkörpers besteht, und der in mindestens zwei im Abstand von einander liegenden Punkten mit dem Messkörper starr verbunden ist, wodurch die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten der Körper bei Temperaturveränderung zu einer Veränderung der mechanischen Belastung des Messkörpers führen, die eine die Temperaturveränderung anzeigende Ausgangsspannung an der Messwicklung auf Grund des Magnetostriktionseffektes zur Folge hat.
Bei einem vorher bekannten temperaturempfindlichen Geber ist der eine Körper als zylindrische Hülse und der andere als in diese eingesetzter Stab ausgeführt, welcher mittig und endseitig mit der Hülse verbunden ist. Ferner ist die Hülse zwischen diesen Verbindungsbereichen mit jeweils einem Kranz derart schräg angeordneter Schlitze versehen, dass die bei Temperaturveränderung sich ergebende mechanische Zug-oder Druckbeanspruchung der Hülse eine begrenzte Drehbewegung des Mittelbereiches der Hülse gegenüber deren Endbereichen mit sich bringt, wobei die Drehbewegung ihrerseits zu einer Veränderung der über die Messspule induzierten Ausgangsspannung führt.
Diese relativ komplizierte Vorrichtung, die bei geringen Bewegungen, u. a. auf Grund der durch Temperaturveränderung herbeigeführten Veränderung der Hülsenform, mit mechanischer Hysteresis beheftet ist und infolge dessen in diesem mit Hysteresis behafteten Bereich keine Linearität aufweist, kann in hohem Masse dadurch vereinfacht und verbessert werden, wenn gemäss der Erfindung der Messkörper und der Belastungskörper durch die starren Verbindungen zwischen denselben auch bei Veränderung der Temperatur der Körper zumindest undrehbar bzw. gegebenenfalls sogar unbeweglich zueinander gehalten sind, wodurch der Unterschied zwischen den Längenausdehnungen der beiden Körper, der mangels der starren Verbindungen entstanden sein würde, in eine Belastungsveränderung umgewandelt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnung näher beschrieben, welche einen Geber gemäss der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht darstellt.
In der Zeichnung bezeichnet-l--einen parallelepipedischen Messkörper aus magnetostriktivem Material und--2--zwei ebenso parallelepipedische Teilkörper aus einem Material mit anderem thermischem Ausdehnungskoeffizient als der des Messkörpermaterials. Die Teilkörper sind beiderseits des Messkörpers und parallel zu diesem angeordnet, wobei durch sämtliche Körper dringende Niete
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Wechselspannungsquelle angeschlossen, so wird bekanntlich eine mittels eines geeigneten Messinstrumentes messbare Wechselspannung zwischen den Enden-9-der Messwicklung--5-- induziert.
Bei Temperaturveränderung strebt der Messkörper danach, eine Längenveränderung
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durchzuführen, die sich auf Grund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten von der Längenveränderung unterscheidet, die die Teilkörper-2-gleichzeitig durchzunihren versuchen.
Infolge der Nietverbindung der Körper in ihren Endbereichen wird effektiv verhindert, dass die Längenveränderung der Körper sich verschieden gestaltet. Statt dessen werden die Körper in Längsrichtung einer Zug-bzw. Druckbelastung ausgesetzt. Die mechanische Belastung des Messkörpers --l-- deformiert das mittels der Magnetisierungswicklung--7--in den Messkörper induzierte Magnetfeld. Dabei ändert sich das Magnetfeld durch die Messwicklung-5-und folglich die in die Messwicklung induzierte Spannung. Die Spannungsänderungsgrösse steht hiebei im Verhältnis zur Temperaturänderungsgrösse.
Die Erfindung ist nicht auf vorstehend beschriebene und in der Zeichnung gezeigte Ausführungsform eines temperaturempfindlichen Gebers eingeschränkt. Somit können sowohl der Messals auch die Belastungskörper in zwei oder mehrere zueinander parallele Teilkörper aufgeteilt sein, wobei diese Teilkörper wechselweise angeordnet sind. Die Magnetisierungs-und/oder die Messwicklung kann auch nur Teile des magnetostriktiven Messkörpers umschliessen. Ferner können die Wicklungen ein anderes Verhältnis zueinander haben als in der gleichen, mit der Längsachse der Körper parallelen Ebene angeordnet zu sein. Bei einer Ausführung kann die Messwicklung folglich ausserhalb der Magnetisierungswicklung angeordnet sein. Die beiden Wicklungen können auch nebeneinander angeordnet sein oder ein anderes räumliches Verhältnis zueinander einnehmen.
Der Belastungskörper kann aus nichtmagnetischem Material, wie Kupfer, oder aber aus magnetischem Material gebildet sein. Wesentlich ist, dass der Belastungskörper aus Material mit anderem thermischem Ausdehnungskoeffizienten als das Material des Messkörpers besteht.
Bei der in der Zeichnung gezeigten Ausführung sind der Mess-und die Belastungskörper durch
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ersetzt sein. Die nebeneinander angeordneten Körperarten sollen derartige Dimensionen haben und so miteinander alternieren, dass eventuellen Biegungstendenzen entgegengearbeitet wird, wenn sich die Temperatur ändert. Andernfalls können unerwartete Variationen in der mechanischen Belastung des Messkörpers und damit in der in die Messwicklung--5--induzierten Spannung auftreten. Einer solchen Biegung von Mess-und Belastungskörper des Gebers kann durch zu den Nieten-3- parallele Anordnung eines sich durch die Mitte sämtlicher Körper erstreckenden Niets --10-- oder eines andern Verbandes entgegengearbeitet werden.
Ein anwendbarer temperaturempfindlicher Geber wird ebenso gehalten, wenn die verschiedenen Körper auf ihren gesamten Anlageflächen miteinander verbunden sind. In diesem Fall führt eine Temperaturveränderung jedoch dazu, dass die Körper ausser der gewünschten mechanischen Belastung in Längsrichtung auch in Querrichtung einer Belastung ausgesetzt werden, welche gewissermassen dem Effekt der Belastung in Längsrichtung entgegenwirkt, weshalb eine solche Anordnung weniger empfindlich wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Temperaturempfindlicher magnetostriktiver Geber, der aus einem Messkörper aus ferromagnetischem Material sowie mindestens einer, Teile des Messkörpers umschliessenden Magnetisierungswicklung, mindestens einer Messwicklung und einem Belastungskörper besteht, welcher aus einem Material mit anderem thermischem Ausdehnungskoeffizienten als der des Messkörpers besteht, und der in mindestens zwei im Abstand von einander liegenden Punkten mit dem Messkörper starr verbunden ist, wodurch die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten der Körper bei Temperaturveränderung zu einer Veränderung der mechanischen Belastung des Messkörpers führen, die eine die Temperaturveränderung anzeigende Ausgangsspannung an der Messwicklung auf Grund des
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und der Belastungskörper (2) durch die starren Verbindungen (3)
zwischen denselben auch bei Veränderung der Temperatur der Körper (1, 2) zumindest undrehbar bzw. gegebenenfalls sogar unbeweglich zueinander gehalten sind, wodurch der Unterschied zwischen den Längenausdehnungen der beiden Körper, der mangels der starren Verbindung (3) entstanden sein würde, in eine Belastungsveränderung umgewandelt wird.
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