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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum selbsttätigen Überprüfen der vorbestimmten Druckwerten entsprechenden Anzeigen von Druckmessgeräten, mit einem Kolbenmanometer, in dessen Zylinder ein mittels eines antreibbaren Manipulators mit Gewichten belastbarer bzw. von diesen entlastbarer Kolben verschiebbar geführt ist, mit einem elektromagnetisch steuerbare Ventile enthaltenden Speisekreis, über welchen der Manometerzylinder an eine Druckquelle angeschlossen ist, und mit einer Vorrichtung zum Abtasten der Kolbenstellung, von deren Signalen die Betätigung des Manipulators sowie der Ventile des Steuerkreises abgeleitet ist.
Eine bekannte Prüfvorrichtung für Druckmesser (US-PS Nr. 3, 472, 059) weist einen einseitig mit Gewichtsmassen belastbaren Waagebalken sowie einen Druckluftbehälter auf, an den die zu überprüfenden Instrumente anschliessbar sind und der mit dem Zylinder einer Kolben-Zylindereinheit verbunden ist, deren verschiebbarer Kolben gegen den andern Arm des Waagebalkens anliegt. Das Ende dieses Waagebalkens liegt zwischen den vertikalen Abtastfühlern zweier Abtastgeräte, die elektrische Signale abgeben, welche anzeigen, gegen welchen der beiden Fühler sich das Ende des Waagebalkenarmes verlagert hat, und damit erkennen lassen, ob der mittels des Kolbens der Kolben-Zylindereinheit ausgeübte Druck grösser oder kleiner als das Gewicht der Gewichtsmassen ist.
Der Druckluftbehälter ist ferner an elektromagnetisch betätigbare Ein- bzw. Auslassventile angeschlossen, die mittels der von den Abtastfühlern abgegebenen Signale gesteuert sind, um von einer Druckquelle kommende Luft einzulassen oder Luft auszulassen. Jedes Ein- und jedes Auslassventil besteht aus zwei Ventilen mit unterschiedlichen Durchflussquerschnitten und der Abtastfühler kann einen Fühler enthalten und in Abhängigkeit von dessen Verschiebung zwei Signale abgeben, wobei von dem der grösseren Verschiebung entsprechenden Signal die Betätigung des Ein- oder des Auslassventils mit grösserem Durchflussquerschnitt und von dem der ldeineren Verschiebung entsprechenden Signal die Betätigung des Ein- oder des Auslassventils mit kleinerem Durchflussquerschnitt abgeleitet ist.
Solche Vorrichtungen sind kompliziert, gestatten zwar einen bis auf anfängliche periodisch gedämpfte Schwingungen kleiner Amplitude schwingungsfreien Druckaufbau innerhalb des Behälters, neigen aber zum Übersteuern. Eine andere zum Eichen von Manometern bestimmte Vorrichtung (DE-AS 1698126) enthält einen zweiarmigen Waagebalken, längs dessen eines Schenkels ein Gewicht verfahrbar ist und der mittels des gegen ein Gehänge am andern Schenkel drückenden Kolbens einer hydraulischen Kolben-Zylindereinheit in die Gleichgewichtsstellung gebracht werden kann. Der ortsfeste Zylinder dieser Einheit ist über einen Druckflüssigkeitsbehälter mit dem das zu eichende Manometer verbunden ist, an den Zylinder einer zweiten Kolben-Zylindereinheit angeschlossen, deren Tauchkolben mit Hilfe eines umsteuerbaren Elektromotors in den Zylinder ein-bzw. aus diesem ausgefahren werden kann.
Oberhalb und unterhalb des mit dem Gewicht belasteten Waagebalkenendes ist je einer von zwei Schaltern angeordnet, die in den Steuerkreis des Motors geschaltet sind, um diesen beim Schliessen zum Ein- oder Ausfahren des Tauchkolbens zu steuern. Die Antriebsverbindung zwischen dem Motor und dem Tauchkolben erfolgt über eine Schnecke, ein mit dieser kämmendes Schneckenrad, ein in dessen Nabe vorgesehenes Muttergewinde sowie eine in dieses eingesetzte mit dem Tauchkolben koaxiale Schraubenspindel und ist sicher selbsthemmend. Bei angestrebten, höheren Genauigkeiten müssen die Bestandteile der Antriebsverbindung sehr genau gearbeitet und mit sehr geringem Spiel angeordnet sein, was zwar möglich aber kostspielig ist.
Der Hauptnachteil ist aber in der zum Einstellen des Waagehebels notwendigen, mehrmaligen Umsteuerung des Motors zu erblicken, dessen Rotormasse jedesmal beschleunigt bzw. abgebremst werden muss und eine relativ lange Einstellzeit und eine dementsprechend lange Zeit für die Überprüfung jedes Druckwertes bedingt. Auch eine weitere Prüfvorrichtung (DE-OS 2323019) ist mit einem zweiarmigen Waagebalken ausgestattet, der an einem Ende mit Gewichten, an seinem andern Ende mittels des Drehkolbens einer Kolben-Zylindereinheit belastbar ist, deren Zylinder mit einer Anschlussleitung für zu überprüfende Druckmessgeräte und über eine Speiseleitung mit dem Druckraum einer motorisch antreibbaren Verdrängerpumpe verbunden ist.
An dem einen Arm des Waagebalkens ist der Fühler einer Abtasteinrichtung befestigt, die berührungsfrei arbeitet und mit der Auslenkung des Waagebalkens aus seiner horizontalen Gleichgewichtslage korrespondierende Signale abgibt. Von einer elektronischen Steuereinrichtung, deren Eingang die Fühlersignale zugeführt werden, wird der Antriebsmotor der Verdrängerpumpe in Abhängigkeit von diesen Signalen zum Ein- oder Ausfahren des Verdrängerteiles dieser Pumpe in den bzw. aus deren Druckraum gesteuert. Die Bewegung des Waagebalkens kann mit einem berührungsfrei arbeitenden Dämpfer gedämpft werden. Keines dieser Geräte
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ist automatisiert oder ohne weiteres automatisierbar, und die vorhandenen Waagebalken sind schwingungfähige Bestandteile und ohne eigene Dämpfungseinrichtungen nicht schwingungsfrei in ihre Gleichgewichtslage zu bringen.
Ziel der Erfindung ist eine selbsttätig arbeitende Prüfvorrichtung, die rasch und mit grosser Genauigkeit arbeitet und bei der das Auftreten störender Schwingungen vermieden ist. Dieses Ziel ist mit einem Gerät des eingangs umrissenen Aufbaues erreichbar, bei dem erfindungsgemäss der Speisekreis zwei über ein elektromagnetisches Umschaltventil wahlweise mit der Auslassseite oder drucklosen Einlassseite einer Flüssigkeitspumpe verbindbare Leitungen enthält, in die je eine Anzahl von Drosselstellen verlegt ist, die einzeln oder gruppenweise mittels elektromagnetischer Ventile überbrückbar sind,
die beiden Leitungen je an eines der beiden Abteile des einen doppeltwirkenden Kolben enthaltenden Betätigungszylinders eines hydraulischen Multiplikators angeschlossen sind und der andere einen einfach wirkenden Kolben enthaltende Multiplikatorzylinder mit dem Zylinder des Kolbenmanometers sowie mit einer Anschlussleitung für zu überprüfende Druckmessgeräte verbunden ist, die Abtastvorrichtung zwei mehrarmige Hebel aufweist und der Manometerkolben zwischen zwei vorgegebenen Endstellungen verschiebbar ist, in welchen das eine Ende jeweils eines Hebels entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft aus seiner Sollstellung zum Betätigen eines Endschalters ausgelenkt ist, der Abtastvorrichtung ausserdem zwei berührungsfreie Fühler zur Anzeige zweier Zwischenstellungen des Manometerkolbens zugehören, von denen die eine der oberen,
die andere der unteren Endstellung näher liegt und mittels eines elektrischen Steuerkreises, in den die Signale der Endschalter und der Fühler eingespeist sind, in Abhängigkeit von den Schaltersignalen der Manipulator zum Belasten oder Entlasten des Manometerkolbens mit bzw. von Gewichten sowie das Umschaltventil zum Verbinden einer Leitung des Speisekreises mit der Druckseite der Pumpe betätigbar und der Speisekreis durch Betätigen bestimmter Ventile in einen Schnellgang-Kreis schaltbar und in Abhängigkeit von den Fühlersignalen der Speisekreis durch Betätigen anderer Ventile in einen Langsamgang-Kreis umsteuerbar ist. Schwingungsfähige Waagebalken sind nicht vorhanden, so dass jede Möglichkeit, zu schwingen, vorweg ausgeschaltet ist.
Vielmehr ist dafür gesorgt, dass die Annäherung des Kolbenmanometers an seine jeweilige Ist-Stellung, in welcher der Kolbendruck dem jeweiligen Messdruck entspricht, von einer Seite her mit wenigstens einmal abnehmender Geschwindigkeit erfolgt. Die zweiarmigen Hebel des Stellungsanzeigers können sehr leicht sein und ihre Lagerungen unterliegen praktisch keiner Abnutzung, denn die Auslenkkräfte sind gering. Deshalb ist eine grosse Anzeigegenauigkeit erreichbar und auch dauernd erhaltbar. Üblicherweise werden erfindungsgemässe Geräte mit einer Anzeigegenauigkeit von 0, 05%, auf Wunsch von 0, 02% des zu überprüfenden maximalen Druckwertes gebaut. Das Gerät ist automatisiert, denn der Steuerkreis kann ohne weiteres als Programmsteuerkreis ausgebildet werden.
Es empfiehlt sich, die Sollstellungen der beiden zweiarmigen Hebel mittels je eines Anschlages festzulegen, wobei jeder Hebel mit einer vorzugsweise verstellbaren Feder oder mit dem Anker eines Elektromagneten verbunden ist, dessen Spule an den Programmsteuerkreis angeschlossen ist.
Sämtliche erfindungsgemässe Geräte sind auch bei hohen Drücken gefahrlos verwendbar, denn die Anwendung flüssiger Druckmittel sichert schon bei Auftreten kleiner Risse oder Undichtigkeiten das alsbaldige Verschwinden jedes Überdruckes.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen und der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt in schematischer Darstellung Fig. 1 ein Schnitt-bzw. Schaltund Blockbild eines erfindungsgemässen Gerätes, Fig. 2 und 3 je eine Ausführungsform der Abtasteinrichtung und Fig. 4 ein den Druckanstieg als Funktion der Zeit wiedergebendes Diagramm.
Wie aus Fig. 1 entnehmbar, enthält das Gerät ein Kolbenmanometer --1--, mit dessen stangenförmigem Kolben ein zum Auflegen von Gewichten bestimmter Tisch --30-- verbunden ist. Von dem Zylinderraum unter dem Kolben des Manometers geht eine Anschlussleitung aus, an die ein zum Anschliessen mehrerer zu überprüfender Druckmessgeräte --5-- ausgebildeter Verteiler, sowie ein Ausgleichszylinder --6-- mit federbelastetem Kolben und ein hydraulischer Multiplikator --7-- angeschlossen ist. Der Multiplikator enthält einen Betätigungszylinder, der von einem doppeltwirkenden Kolben in zwei Abteile geteilt ist. Mit dem doppeltwirkenden ist ein einfach wirkender Kolben verbunden, der in einem Zylinderraum kleineren Querschnitts als der Betätigungszylinder untergebracht ist.
Der letztgenannte Zylinderraum ist mit dem des Kolbenmanometers verbunden. Über einen Speisekreis --4-- ist der Multiplikator an eine Druckquelle angeschlossen. Von jedem der beiden Abteile des Betätigungszylinders geht eine Leitung aus und mittels
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eines mit zwei Elektromagneten --17, 18-- ausgerüsteten und mit jedem derselben betätigbaren elektromagnetischen Umschaltventils --16-- ist wahlweise jede der beiden Leitungen mit der Auslassseite und gleichzeitig die andere Leitung mit der drucklosen Einlassseite einer Flüssigkeitspumpe --15-- verbindbar.
In jede der Leitungen sind hintereinander mehrere, im vorliegenden Beispiel vier Drosselstellen --11, 12,13, 14-- geschaltet, von denen jede mit einem in Richtung gegen die Pumpe --15-schliessenden Rückschlagventil überbrückt ist. Auch die einander paarweise zugeordneten und mit denselben Bezugszeichen versehenen Drosselstellen --11, 12, 13-- können wahlweise überbrückt werden.
Wie gezeigt, kann jede Leitung in einen Zweig, in dem hintereinander die Drosselstellen angeordnet sind, und in einen durchlaufenden Parallelzweig gegabelt sein. Von zwischen je zwei benachbarten Drosselstellen - -11, 12 bzw. 12,13 bzw. 13, 14-- liegenden Abzweigstellen des einen Zweiges geht je eine Verbindungsleitung zu dem durchlaufenden Parallelzweig aus und in die von Abzweigstellen zwischen den Paaren gleichbezeichneter, weil korrespondierender Drosselstellen --11, 12 bzw. 12,13 bzw. 13, 14-- des Zweiges der andern Leitung zu deren durchlaufendem Parallelzweig verlaufenden Abzweigleitungen ist ein elektromagnetisch belastbares Ventil --8 bzw. 9 bzw. 10-- eingeschaltet, mit dem gleichzeitig beide Verbindungsleitungen freigegeben oder unterbrochen werden können.
Diese Elektromagnetventile sowie das Umschaltventil bzw. dessen Magnete --17, 18-- sind an einen Steuerkreis --19-- angeschlossen und von diesem aus betätigbar, was auch für einen Manipulator --3-gilt, der zum selbsttätigen Auflegen auf den bzw. Abnehmen von Gewichten von dem Teller --30-bestimmt ist, der dem Kolbenmanometer --30-- zugehört.
Ein wichtiger Bestandteil des Gerätes ist ferner eine Vorrichtung zum Abtasten der Kolbenstellung des Kolbenmanometers --1--. Diese Abtastvorrichtung --2-- ist im vorliegenden Fall dem Tisch --30-zugeordnet und besteht aus zwei zweiarmigen Hebeln-22, 23-und zwei berührungsfrei arbeitenden Fühlern --28, 29--. Der obere Hebel --22-- ist mittels eines Anschlages --20-- in einer Sollstellung gehalten, die einer oberen Endteilung des Tisches sowie des mit ihm verbundenen Manometerkolbens entspricht, und ein Anschlag --21-- legt eine Sollstellung des unteren Hebels --23-- fest, die mit einer unteren Endstellung des Tisches bzw. Manometerkolbens korrespondiert.
Die dem Tisch zugekehrten Enden der beiden vorzugsweise etwa senkrecht zu der Tischkante orientierten und diese einwärtsüberragenden Hebel können mit vorteilhaft als Kugellager --31-- ausgebildeten Anschlagstücken versehen sein.
Gegen ihre Anschläge --20 bzw. 21-- sind die beiden Hebel mit Federn oder Elektromagneten --24, 25-- (Fig. 2 bzw. 3) gehalten und entgegen der Wirkung der ausgeübten Rückstellkräfte aus ihren Sollstellungen auslenkbar. Der Abtastvorrichtung gehören ferner zwei berührungsfrei arbeitende Fühler --28, 29-- zu, die an derselben Stelle des Tischrandes wie die Hebel, oder an einer andern, z. B. gegenüberliegenden Stelle angeordnet sein können (Fig. 1 bzw. Fig. 2 und 3). Jeder dieser Fühler kann ein Gehäuse aufweisen, in dem eine Lichtquelle und eine aus deren Strahlung ein paralleles oder abbildendes Strahlenbündel aussondernde Optik untergebracht ist.
Am Rande des Tisches ist eine spiegelnde Fläche vorgesehen, auf welcher das Strahlenbündel jedes Fühlers schräg auffällt und auf eine Photozelle reflektiert wird, soferne sich der Manometerkolben in einer bestimmten Zwischenstellung befindet, es gibt zwei Zwischenstellungen, eine obere, welche der Fühler --28-- anzeigt, und die der oberen Endstellung des Manometerkolbens näher liegt, undeine untere, auf die der Fühler --29-- anspricht und die der unteren Kolbenstellung benachbart ist. Jenem Ende jedes der zweiarmigen Hebel --22, 23--, das dem Tisch --30-- abgekehrt ist, steht ein Endschalter --26 bzw. 27-- gegenüber und bei einer seine Endstellung überschreitenden Auslenkung betätigt jeder Hebel den ihm zugehörigen Endschalter.
Die Signale der Fühler sowie der Endschalter sind dem Steuerkreis --19-- zugeführt.
Das erfindungsgemässe Gerät arbeitet auf folgende Weise :
Nach dem Einschalten des Gerätes von einer Bedienungsperson legt der Manipulator --3-- auf den Tisch ein Gewicht auf. Der Manipulator ist von dem Steuerkreis --19-- gesteuert, in den ein Programm eingegeben ist, das die Anzahl, Grösse und Reihenfolge des Auflegens der Gewichte enthält.
Hiedurch wird der Tisch --30--, der sich in seiner unteren Einstellung befunden hat, aus dieser ausgelenkt und betätigt den Endschalter --27--, dessen in den Steuerkreis --19-- gelangendes Signal diesen zum Einschalten der Spule --17-- des Umschalters --16-- sowie des elektromagnetischen Ventils --10-veranlasst, die beide geöffnet werden, so dass einerseits die Druckseite der Pumpe --15-- mit dem der Stirnseite des Kolbens benachbarten ersten Abteil des hydraulischen Multiplikators --7-- und anderseits dessen anderes, zweites Abteil über die Drossel --14-- des betreffenden Zweiges mit der drucklosen
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Pumpeneinlassseite verbunden ist.
Diese Drosselstelle legt die maximale Geschwindigkeit des aus dem Multiplikatorabteil zu der Pumpe zurückströmenden Öles und damit die Geschwindigkeit des Multiplikatorkolbens sowie den Schnellgang des Kolbenmanometers-l--fest. Sobald dessen Kolben zu steigen beginnt und der Hebel --23-- den Endschalter --27-- freigibt, veranlasst dessen ausbleibendes bzw. das dieses überdeckende Signal des Fühlers --29-- den Steuerkreis zum Abschalten des Ventils --10-- und Einschalten des Ventils --8--.
Das Schliessen des Ventils --10-- und Öffnen des Ventils --8-- zieht nach sich, dass in die von dem zweiten Multiplikatorabteil zu dem Pumpeneinlass führende Rückleitung diese Drosselstellen --12, 13, 14-- eingeschaltet sind, so dass die Geschwindigkeiten des Multiplikatorkolbens, aber auch des Manometerkolbens verringert, d. h. ein Langsamgang eingeschaltet ist. Der Manometerkolben bewegt sich weiterhin, aber langsamer aufwärts, bis die reflektierende Stelle des Tischrandes über den Strahl des Fühlers --28-- hinaus gewandert ist. Das Ausbleiben des Fühlersignals bewirkt über den Steuerkreis dass der Elektromagnet --17-- des Umschaltventils --16-- sowie das Elektroventil --8-abgeschaltet sind und beide Ventile geschlossen werden.
Als Folge bleiben die Kolben des Multiplikators sowie des Kolbenmanometers stehen, der vorgeschriebene Messdruck ist erreicht und die zu prüfenden Instrumente --5-- können abgelesen werden. Nach einer bestimmten Zeit werden die Gewichte mittels des Manipulators --3-- von dem Tisch --30-- abgenommn, der sich daraufhin gemeinsam mit dem Manometerkolben hebt. Das Aufsteigen des Manometerkolbens dauert so lange, bis er seine obere Endstellung überfährt, der Tisch den oberen Hebel --22-- auslenkt und dieser den zugehörigen Endschalter --26-betätigt.
Von dem abgegebenen Schaltersignal wird der Steuerkreis --19-- zum Einschalten des Elektromagneten --18-- des Umschalters veranlasst, so dass nunmehr die Druckseite der Pumpe --15-- mit dem zweiten Abteil des Multiplikators --7-- und dessen erstes Abteil über die Drosseln --11, 12, 13-- mit dem Pumpeneingang verbunden ist.
In dem Diagramm der Fig. 4 sind als Ordinaten die Drücke P, als Abszissen die Zeit t aufgetragen.
Von einem Ausgangswert Pi steigt der Druck während eines Intervalls I schnell, während eines anschliessenden Intervalls II langsamer bis auf einen Wert P2 an und bleibt während eines Intervalls III konstant und gleich Padie Geschwindigkeit des Druckanstieges ist in beiden Fällen von der Anzahl der jeweils eingeschalteten Drosselstellen und selbstverständlich auch von deren Drosselwirkung abhängig.
Welche der gegebenenfalls einstellbaren Drosseln eingeschaltet sind, wird von dem Steuerschaltkreis --19-bestimmt, der diesbezüglich programmiert ist. Beispielsweise kann ein langsamerer als der beschriebene Schnellgang eingestellt werden, wenn an Stelle des Ventils --10-- das Ventil --9-- eingeschaltet wird, was mit dem Einschalten der Drosseln --13 und 14-- in den Rückflussweg des Öles gleichbedeutend ist. Es versteht sich, dass die Anzahl der Drosselstellen und elektromagnetischen Ventile unterschiedlich sein kann, was selbstverständlich eine Anpassung des Steuerkreises an die jeweils vorliegenden Gegebenheiten, aber keinerlei Schwierigkeiten bedingt.
Die Anordnung eines Ausgleichszylinders --6-- ist nicht zwingend. Bei Druckzunahme wird die Feder zusammengedrückt, so dass das vom Öl erfüllte Gesamtvolumen grösser wird. Auf diese Weise kann der knickweise Übergang der einzelnen Abschnitte der Kennlinie nach Fig. 4 gemildert oder durch einen kontinuierlichen ersetzt werden.
Ferner ist es möglich, die Vorrichtungen --24, 25--, welche die Rückstellkraft der beiden zweiarmigen Hebel --22, 23-- erzeugen, derart auszubilden, dass diese Kraft änderbar ist, z. B. als Elektromagnete (Fig. 3). Eine Änderung der Rückstellkraft z. B. mit Hilfe der über die Steuerschaltung - vorbestimmten Speisung der Wicklung der Elektromagnete bietet die Möglichkeit, die Annäherung des Druckes auf den jeweiligen Messwert stetig, ohne Übersteuerung und trotzdem schnell, durchzuführen.
Die Bedeutung des Steuerkreises --19--, von dem im einfachsten Fall bloss die Betätigung der elektro-
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kann über die Bewältigung dieser Aufgaben hinausgehen. Er kann, wie erwähnt, auch zur Einflussnahme auf den Druckaufbau herangezogen werden bzw. auch für diesen Zweck ausgebildet sein.
Das erfindungsgemässe Gerät ist nicht nur weitgehend automatisiert, sondern arbeitet auch sehr genau, verlässlich und rasch, denn der Übergang von einem zu dem nächsten der zu überprüfenden Druckwerte kann binnen kurzer Zeit, nämlich binnen 12 bis 15 s, geschehen, u. zw. aperiodisch und ohne Übersteuerung. Die Verwendung flüssiger Druckmittel, von denen überdies nur relativ kleine Volumina vonnöten sind, gestattet auch das Überprüfen von Hochdruck-Messgeräten ohne Gefahr für die Bedienungspersonen.