Getriebe zur selbsttätigen Ableitung eines Momentanwertes aus einem Integraiwert bei Impuls-Integration einer Grölle.
Es sind bereits mechanische Multipliziergetriebe zur Integration einer zeitlich variablen physikalisch definierten Produktgrösse, insbesondere für Mengenmesser auf wärmetechnischem Gebiete, bekanntgeworden.
Solche Multipliziergetriebe für Mengenmessung können ein Zählwerk aufweisen, auf dem die integrierte Wärmemenge abgelesen werden kann; ferner kann die Wassermenge und die Temperaturdifferenz gesondert abgelesen werden. Nachteilig ist bei solchen Getrieben, dass sie die eigentliche Wärmeleistung, die öfters von grossem Interesse ist, nicht zur Anzeige bringen. Bei den bekannten Geräten der oben erwähnten Art kann die Wärmeleistung nur durch nichtselbsttätige Multiplikation von zusammengehörigen Werten von Wassermenge und Temperaturdifferenz gefunden werden, was ein zeitraubendes und umständliches Verfahren bedeutet.
Gemäss der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch umgangen, dass ein Getriebe zur selbsttätigen Ableitung eines Momentanwertes aus einem Integralwert bei Impuls-Integra tion einer Grösse vorgesehen wird, welches Ge triebe dadurch gekennzeichnet ist, dass die Impulse für das Integral und die Impulse einer besonderen Impulsquelle auf ein Differentialgetriebe einwirken und einen vom Differentialgetriebe verstellten Zeiger für den momentanen Grössenwert derart beeinflussen, dass die Grössen-Impulse an sich den Zeiger tendenzmässig vortreiben und die Hilfsimpulse an sich ihn zurückholen, wobei die Dauer der Hilfsimpulse von der Stellung des Zeigers bestimmt ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Darin ist mit 1 eine Welle bezeichnet, die von einer an sich bekannten Einrichtung zur Grössen-Integration angetrieben wird. Diese Einrichtung ist in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellt worden, da sie für die Erfindung nicht wesentlich ist. Auf der Welle 1 ist ein Zahnrad 2 fest angeordnet, welches die Drehbewegung der Welle 1 über ein Zahnrad 3 auf ein Zählwerk 4 überträgt.
Die nach rechts verlängerte Welle 1 ist ferner mit dem linken Sonnenrad 5 eines Differentialgetriebes D verbunden, dessen anderes Sonnenrad 6 mit einem Zahnrad 7 fest verbunden ist und dessen Planetenrad 8 eine Schnecke 9 verdrehen kann. Das Zahnrad 7 steht im Eingriff mit einem weiteren Zahnrad 10, welches mit einem linken Teil 11 einer Kupplung fest verbunden ist, während ein rechter Teil 12 derselben Kupplung auf der Welle 13 eines Motors 14 längsverschiebbar, aber relativ zu ihr nicht verdrehbar angeordnet ist.
Der Kupplungsteil 12 ist mit einer Scheibe 15 fest verbunden, die vermittels einer Gabel 16 eines in 17 drehbar gelagerten hebels 18 auf der Motorwelle 13 un- ter der Wirkung einer Feder 19 nach rechts und unter der Wirkung eines Magneten 20 nach links verschoben werden kann. Aus der Zeichnung ist leicht ersichtlich, dass bei erregtem Magneten 20 die beiden B : upplungs- teile 11 und 12 miteinander gekuppelt werden und infolgedessen der Motor 14 mit dem Zahnrad 10, bzw. mit dem Sonnenrad 6, verbunden wird.
Die Umlaufbewegungen des Planetenrades 8 werden über die Schnecke 9 auf ein Schnekkenrad 21 übertragen, auf dessen Achse ein Zeiger 22 fest angeordnet ist. Die Spitze des letzteren spielt vor einer Skala 23. Gegen sein rechtes Ende weist der Zeiger 22 einen Kontakt 24 auf, welcher mit einer hinter dem Zeiger sich drehenden Kontaktscheibe 25, die durch einen Motor 26 kontinuierlich angetrieben wird, bei jeder Umdrehung derselben einen zeitlich mehr oder weniger langen Kon- takt macht. Dabei ist die Kontaktscheibe 25 über eine Bürste 27 mit dem einen Pol einer Spannungsquelle verbunden, während der andere Pol dieser Spannungsquelle über den Magneten 20 und eine elastische Zuführung 28 mit dem Zeiger verbunden ist.
Zeiger 22 und Kontaktscheibe 25 können von den übrigen Teilen der Einrichtung isoliert angeordnet sein. Die beiden Motoren 14 und 26 können mit der gleichen Spannungsquelle, an welcher der Magnet 20 angeschlossen ist, verbunden sein. Durch die besondere Formgebung der Kontaktscheibe 25 wird erreicht, dass während der Zeiger 22 über dem Skalenanfang steht, keine Impulse für den Magneten 20 erzeugt werden, während bei der Abwärtsbewegung des Zeigers gegen das Skalenende Impulse erzeugt werden, deren Dauer stetig bis zu einem gewissen Betrage zunimmt.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist nun die folgende:
Die Welle 1 bewege sich ruckweise mit veränderlicher Impulsfrequenz in der gezeichneten Drehrichtung. Über die Zahnräder 2 und 3 wird das Zählwerk 4 entsprechend verstellt, so dass an diesem die integrierte Grösse abgelesen werden kann. Gleichzeitig werden die Bewegungen der Welle 1 auf das Sonnenrad 5 des Differentialgetriebes D übertragen, wobei diese Bewegungen bei ruhendem Zahnrad 7 über das Planetenrad 8 auf die Schnecke 9 und somit über das Schneckenrad 21 auf den Zeiger 22 übertragen werden.
Die Verhältnisse sind nun so gewählt, dass letzterer infolge der Bewegungen der Welle 1 die Ten denz hat, sich nach unten zu bewegen, das heisst er würde bei tatsächlich stillstehendem Zahnrad 7 immer weiter gedreht und schliess lich bei 100% auf der Skala 23 anstehen. Dies wird jedoch durch die periodisch erfolgende und im Vergleich zur Verdrehung des Sonnenrades 5 gegenläufig verlaufende Verdre hung des Sonnenrades 6 verhindert. Zeigt nun der Zeiger 22 auf einen bestimmten Skalateil, der beispielsweise einer gerade bestehenden Wärmeleistung entspricht, so müssen sieh die beiden Sonnenräder 5 und 6 so im gegenläufigen Sinne drehen, dass der Zeiger 22 in seiner Lage verbleibt, solange sieh die betreffende Wärmeleistung nicht ändert.
Dies bedingt, dass auf das Sonnenrad 6 grundsätz lich gleich vieI Impulse, bzw. Vorschübe glei cher Dauer übertragen werden wie über die Welle 1. Werden hingegen zu wenig Impulse auf das Sonnenrad 6 übertragen, so eilt das Sonnenrad 5 dem Sonnenrad 6 vor und lässt den Zeiger 22 nach höheren Skalenwerten wandern, und zwar so lange, bis die Impulse auf die beiden Sonnenräder wieder gleich geworden sind und diese sieh wieder gleich schnell gegenläufig drehen. Die Impulse auf das Sonnenrad 6 werden in ihrer Dauer durch die Berührung zwischen Zeigerkontakt 24 und Kontaktscheibe 25 bestimmt und beim Erregen des Magneten 20 durch den Motor 14 übertragen.
Durch entsprechende Formgebung der Kontaktscheibe 25 wird diese Impulsdauer so eingestellt, dass das Produkt Impulsfrequenz mal Dauer bei allen Teilstrichen der Skala 23 dem Produkt Vorschubfrequenz mal Dauer der Welle 1 entspricht.
Es ist selbstverständlich, dass die beschriebene Einrichtung nicht nur zum Ablesen eines Momentanwertes herangezogen werden kann, sondern auch besonders gut zur Regi- strierung geeignet ist, da der Zeiger 22 mit einer verhältnismässig grossen Kraft verdreht wird. In diesem Falle ist es zweckmässig, wenn die Skala 23 linear eingeteilt ist.
Die Welle 1 kann, falls sie durch ein bekanntes Multipliziergetriebe für die Ermittlung der Wärmemenge angetrieben wird, eine konstante Impulsdauer und eine variable Impulsfrequenz aufweisen. Demgegenüber ist die Impulsfrequenz der beschriebenen Einrichtung 24, 25 konstant und die Dauer der Vorschübe variabel. Dies verhindert aber nicht, dass auch in diesem Fall eine Anzeige, bzw.
Registrierung ausgeführt werden kann. Der einzige Nachteil ist der, dass der Zeiger 22 sich nicht stetig bewegt, sondern je nach dem zeitweisen Ausfall der Grössen und Hilfsimpulse ruckweise kleine Pendelbewegungen ausführt. Es hat sich nun erwiesen, dass dieses Verhalten des Zeigers die Messangabe praktisch nicht stört.
Bei stillstehender Welle 1 wird der Zeiger 22 nach oben verdreht, bis er am Skalaanfang anschlägt und somit den Wert Null anzeigt, entsprechend beispielsweise einer Wärmeleistung Null. Bei Ausfall der Spannungsquelle und weiter drehenden Welle 1 wird der Zeiger 22 nach unten verdreht, bis er am Skalaende anschlägt. In diesem Falle muss unter Umständen verhütet werden, dass die die Welle 1 antreibende Grössenmessvorrichtung durch Blockierung beschädigt wird.
Dies kann zweckmässig dadurch geschehen, dass auf der Welle 1 der in der Zeichnung nicht dargestellten Mengenmesseinrichtung und dem Zahnrad 2 oder auch zwischen dem Zahnrad 2 und dem Sonnenrad 5 eine Rutsehkupplung eingefügt wird. Eine solche Rutsehkupplung würde dann auch im normalen Betriebe in Tätigkeit treten, wenn die Impulsintervalle von Welle 1 kleiner als diejenige der Hilfsimpulseinrichtung ausfallen. Dies ist aber praktisch nur sehr selten der Fall.
Die beschriebene Vorrichtung lässt sich auch für eine Fernanzeige bzw. Registrierung des Momentanwertes ausbilden. Es genügt dazu, die Welle 1 durch eine Fernsteuereinrichtung anzutreiben, beispielsweise elektrisch.
Gearbox for the automatic derivation of an instantaneous value from an integral value with pulse integration of a Grölle.
Mechanical multiplier gears for integrating a time-variable, physically defined product quantity, in particular for flow meters in the field of thermal engineering, have already become known.
Such multiplier for quantity measurement can have a counter on which the integrated amount of heat can be read; furthermore, the amount of water and the temperature difference can be read off separately. The disadvantage of such transmissions is that they do not display the actual heat output, which is often of great interest. In the known devices of the type mentioned above, the heat output can only be found by non-automatic multiplication of associated values of the amount of water and the temperature difference, which means a time-consuming and laborious process.
According to the invention, this disadvantage is avoided in that a gear is provided for the automatic derivation of an instantaneous value from an integral value with pulse integration of a variable, which gear is characterized in that the pulses for the integral and the pulses of a special pulse source a differential gear act and influence a pointer adjusted by the differential gear for the momentary value in such a way that the size pulses themselves tend to advance the pointer and the auxiliary pulses themselves bring it back, the duration of the auxiliary pulses being determined by the position of the pointer.
An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing.
Therein, 1 denotes a shaft which is driven by a device known per se for size integration. This device has not been shown in the drawing for the sake of simplicity, since it is not essential to the invention. A gear 2 is fixedly arranged on the shaft 1 and transmits the rotary movement of the shaft 1 to a counter 4 via a gear 3.
The shaft 1, which is lengthened to the right, is also connected to the left sun gear 5 of a differential gear D, the other sun gear 6 of which is firmly connected to a gear 7 and whose planet gear 8 can rotate a worm 9. The gear 7 is in engagement with a further gear 10, which is firmly connected to a left part 11 of a clutch, while a right part 12 of the same clutch is arranged on the shaft 13 of a motor 14 longitudinally displaceable, but not rotatable relative to it.
The coupling part 12 is firmly connected to a disk 15, which by means of a fork 16 of a lever 18 rotatably mounted in 17 on the motor shaft 13 can be moved to the right under the action of a spring 19 and to the left under the action of a magnet 20. The drawing clearly shows that when the magnet 20 is excited, the two coupling parts 11 and 12 are coupled to one another and, as a result, the motor 14 is connected to the gear wheel 10 or to the sun wheel 6.
The revolving movements of the planetary gear 8 are transmitted via the worm 9 to a worm gear 21, on the axis of which a pointer 22 is fixedly arranged. The tip of the latter plays in front of a scale 23. Towards its right end, the pointer 22 has a contact 24 which, with each revolution of the same, one more time with a contact disk 25 rotating behind the pointer and continuously driven by a motor 26 or makes less long contact. The contact disk 25 is connected to one pole of a voltage source via a brush 27, while the other pole of this voltage source is connected to the pointer via the magnet 20 and an elastic feed 28.
Pointer 22 and contact disk 25 can be arranged isolated from the other parts of the device. The two motors 14 and 26 can be connected to the same voltage source to which the magnet 20 is connected. The special shape of the contact disk 25 ensures that while the pointer 22 is above the start of the scale, no pulses are generated for the magnet 20, while the downward movement of the pointer towards the end of the scale generates pulses whose duration is constant up to a certain amount increases.
The mode of operation of the arrangement described is now as follows:
The shaft 1 moves jerkily with a variable pulse frequency in the direction of rotation shown. The counter 4 is adjusted accordingly via the gears 2 and 3, so that the integrated variable can be read from it. At the same time, the movements of the shaft 1 are transmitted to the sun gear 5 of the differential gear D, these movements being transmitted to the worm 9 via the planetary gear 8 and thus via the worm gear 21 to the pointer 22 when the gear 7 is stationary.
The ratios are now chosen so that the latter has the tendency to move downwards as a result of the movements of shaft 1, i.e. it would continue to rotate when the gear wheel 7 was actually stationary and would then be at 100% on the scale 23. However, this is prevented by the periodically occurring and in comparison to the rotation of the sun gear 5 running in opposite directions Verdre hung of the sun gear 6. If the pointer 22 points to a certain part of the scale, which corresponds, for example, to a currently existing thermal output, the two sun gears 5 and 6 must rotate in opposite directions so that the pointer 22 remains in its position as long as the relevant thermal output does not change.
This means that basically the same number of pulses or feeds of the same duration are transmitted to the sun gear 6 as via the shaft 1. If, on the other hand, too few pulses are transmitted to the sun gear 6, the sun gear 5 leads the sun gear 6 and leaves them the pointer 22 move to higher scale values, until the impulses on the two sun gears have become the same again and they turn again at the same speed in opposite directions. The duration of the impulses on the sun gear 6 is determined by the contact between the pointer contact 24 and the contact disk 25 and is transmitted by the motor 14 when the magnet 20 is excited.
By appropriately shaping the contact disk 25, this pulse duration is set so that the product of the pulse frequency times the duration corresponds to the product of the feed frequency times the duration of the shaft 1 for all graduation marks on the scale 23.
It goes without saying that the device described can not only be used to read an instantaneous value, but is also particularly well suited for registration, since the pointer 22 is rotated with a relatively large force. In this case it is useful if the scale 23 is graduated linearly.
The shaft 1 can, if it is driven by a known multiplier for determining the amount of heat, have a constant pulse duration and a variable pulse frequency. In contrast, the pulse frequency of the described device 24, 25 is constant and the duration of the feeds is variable. However, this does not prevent an advertisement or
Registration can be performed. The only disadvantage is that the pointer 22 does not move continuously but, depending on the temporary failure of the variables and auxiliary pulses, carries out small pendulum movements in jerks. It has now been found that this behavior of the pointer practically does not interfere with the measurement information.
When the shaft 1 is stationary, the pointer 22 is rotated upwards until it strikes the start of the scale and thus shows the value zero, corresponding, for example, to a thermal output of zero. If the voltage source fails and the shaft 1 continues to rotate, the pointer 22 is rotated downward until it hits the end of the scale. In this case, it may be necessary to prevent the size measuring device driving the shaft 1 from being damaged by blocking.
This can expediently take place in that a slip clutch is inserted on the shaft 1 of the quantity measuring device (not shown in the drawing) and the gear 2 or also between the gear 2 and the sun gear 5. Such a Rutsehkupplung would also come into operation in normal operation if the pulse intervals of wave 1 were smaller than that of the auxiliary pulse device. In practice, however, this is only very rarely the case.
The device described can also be designed for remote display or registration of the instantaneous value. It is sufficient to drive the shaft 1 by a remote control device, for example electrically.