Stellungsanzeigegerät für wenigstens einen auf einer linearen Bahn beweglichen Körper Es ist verhältnismässig einfach, die jeweilige Stellung bewegter Körper innerhalb bestimmter Bah nen durch mechanische Mittel anzuzeigen. Voraus setzung dafür ist, dass diese bewegten Körper in direkter Verbindung mit dem Anzeigesystem sind. Schwieriger ist dieses, Problem, wenn es sich darum handelt, die Lage von Körpern innerhalb von Rohren anzuzeigen, also. allgemein, wenn diese Körper nicht in direkte mechanische Beziehung zu dem Anzeige system gebracht werden können. Dies ist beispiels weise der Fall bei der Anzeige der Stellung der Regel organe bei Atomreaktoren. Hierfür sind verschie dene Möglichkeiten denkbar. Z. B. können magne tisch betätigte Kontakte entlang der Bahn angeord net werden.
Diese sind jedoch einem gewissen Ver- schleissi unterworfen. Eine andere bekannte Möglich keit zur Stellungsanzeige in derartigen Fällen beruht darauf, dass eine Anzahl von Induktionsspulen über die ganze Länge des Weges des anzuzeigenden Kör pers verteilt ist, wobei durch den bewegten Körper eine Induktivitätsänderung der diesem gerade gegen überliegenden Spulen eintritt. Zu diesem Zweck be steht der anzumessende Körper aus einem magne tischen Material. Die Induktivitätsmessung selbst wurde mit Hilfe einer Messbrücke durchgeführt, sie benötigte also eine geraume Zeit, so dass sich diese Anordnung nicht gut zur Stellungsanzeige eines rasch bewegten Körpers eignet.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nach teile und bezieht sich auf ein Stellungsanzeigegerät für wenigstens einen auf einer linearen Bahn beweg lichen Körper, insbesondere für ein Regel- oder Steuerghed von Atomreaktoren. Die Erfindung be steht dabei darin, dass längs der Bahn des wenig stens teilweise aus ferromagnetischem Material be stehenden beweglichen Körpers wechselstromge- speiste Primärwicklungen und eine Anzahl Sekundär- wicklungen vorgesehen sind, wobei letztere ent sprechend der jeweiligen Lage des beweglichen Teiles die angeschlossenen Meldegeräte mit induziertem Strom speisen.
Mit diesem Gerät ist es gegenüber bekannten Ausführungen auch möglich, bestimmte ausgewählte Stellungen des -sich bewegenden Körpers mit zusätz lichen Schalteinrichtungen zu versehen, die der Aus lösung eines optischen oder akustischen Signal z. B. eines Alarmsignals dienen. Gegenüber den bisherigen Einrichtungen dient der anzumessende Körper nicht mehr als direkte Einflussgrösse, sondern nur mehr als eine indirekte, nämlich als Kopplungsglied zwi schen einer Serie von zueinandergehörigen Transfor- matorspulen.
Die Fig. <B>1</B> und 2 zeigen zwei verschiedene Aus führungsbeispiele von Stellungsanzeigeeinrichtungen, die nach dem Prinzip dieser Erfindung aufgebaut sind. Fig. <B>1</B> zeigt eine Einrichtung zur überwachung nur eines bewegten Körpers. Entlang der Bahn die ses Körpers<B>12</B> ist eine Anzahl von Primärwicklungen <B>10</B> gleichmässig verteilt angeordnet und diesen ge genüber eine gleiche Anzahl von sektmdären Trans- formatorwicklungen 14. Diese Primär- und Sekun därwicklungen können z.
B. einzeln auf getrennten unmagnetischen Trägern angeordnet werden, oder aber auch paarweise koaxial um die Bahn des Kör pers; 12 gewickelt sein, z. B. über einen die Bahn des Körpers eng umschliessenden rohrförmigen Isolier- körper. Ein Abschnitt des bewegten Körpers 12 ist aus magnetisierbarem Material hergestellt und dieser ist annäherungsweise gleich lang wie der durch die Anordnung überwachte Weg.
über dieses magneti- sierbare Material wird entsprechend der über- deckung zwischen überwachter Bahnlänge und be weglichem Körper eine feste Kopplung der Primär- und Sekundärwicklungen erreicht, so dass die an die sekundären Wicklungen 14 angeschlossenen opti schen Anzeigemittel, wie z.B. Glühldrapen <B>16</B> auf leuchten.
In diesem Beispiel sind diese Anzeige lampen<B>16</B> einmal über die Leitungen<B>18</B> mit den einzelnen Sekundärwicklungen 14 verbunden und auf der anderen Seite über die Leitungen 22 an die ge meinsame Leitung 20 angeschlossen, die mit der Leitung 24 verbunden-ist, an welche wiederum die Sekundärwicklungen 14 mit ihrem anderen Ende an geschlossen sind. Die Primärwicklungen sind in die sem Beispiel in 4 Gruppen unterteilt und so ange ordnet, dass die einzelnen Wicklungen jeder Gruppe mit denjenigen der Nachbargruppe in der gleichen Reihenfolge in Reihe geschaltet sind.
Da jede Gruppe in diesem Ausführungsbeispiel<B>6</B> Einzelleitungen ent hält, ergeben sich zunächst<B>6</B> getrennte Zuleitungs paare 32/34 für die 4 Gruppen von Prirnärwicklun- gen. Diese Speiseleitungssysteme sind über jeweils eine Drossel<B>30,</B> die sich in einem gesonderten Ge rät<B>26</B> befinden, über die Leitungen<B>28</B> an die ge meinsame Stromquelle angeschaltet. Das Gerät<B>26</B> mit den eingebauten Drosseln<B>30</B> hat dabei die Auf gabe, die einzelnen Primärspulenkreise so zu ent- koppeln, dass keine schädlichen Rückwirkungen in nerhalb des gesamten Systems, zu befürchten sind.
Die Unterteilung der Primärwicklungen in diese<B>6</B> Stromversorgungszweige hat den Zweck, bei Ausfall einer Leitung trotzdem eine ungefähre Stellungsan zeige zu gewährleisten.
Die Wicklungen sind so aufeinander abgestimmt, dass bei Luftkopplung, wenn also der bewegte Kör per nicht in der Nähe ist, in der Sekundärwicklung eine Spannung in der Grössenordnung von 0,2 V induziert wird, jedoch nach erfolgter magnetischer Kopplung durch den beweglichen Körper 12 dieser Wert etwa um den Faktor<B>10</B> ansteigt. Die ange schlossenen Lampen werden so ausgewählt, dass sie erst bei nahezu voller magnetischer Kopplung zu leuchten beginnen.
Daraus- ergibt sich, dass die Länge der Reihe von leuchtenden Lampen der Stellung des bewegten Kör pers 12 auf seinem Weg entspricht. Sollte es erfor derlich sein, die exakte Stellung des bewegten Kör pers 12 innerhalb des notwendigen Abstandes zwi schen irgendeinem Paar der am nächsten stehenden Sekundärwicklungen zu ermitteln, so kann diesi durch Messung der Spannung der obersten, mehr oder we niger stark brennenden Lampe erfolgen.
In der Fig. <B>1</B> kann beispielsweise die genaue Lage des Endes 10-4 des bewegten Körpers<B>12</B> durch Messung der Spannung an der gegenüberliegenden Lampe<B>16</B> be stimmt werden. Zweckmässigerweise wird das Mess- instrument dabei nicht in Spannung, sondern gleich in Weglängen geeicht. Ein ungefähres Mass des An näherungsgrades des Endes 104 -des bewegten Kör pers 12 ergibt sich aber auch durch den Grad der Helligkeit des benachbarten Lampensystems.
Es ist natürlich auch möglich, die Primärwick lungen zu einer einzigen (nicht gezeichneten) konti nuierlichen Primärwicklung zusammenzufassen, die sich ungefähr über die gesamte Weglänge des be wegten Körpers 12 erstreckt. Die Arbeitsweise einer derartigen Anordnung ist praktisch dieselbe wie die jenige der beschriebenen. Selbstverständlich -kann auch eine beliebig andere Zahl von Primärwicklungen Verwendung finden<B>;</B> diese muss, nicht mit der Zahl der Sekundärwicklungen 14 übereinstimmen. Jedoch sind in diesen Fällen wie in dem erstgenannten Ent- kopplungsdrosseln vorteilhaft.
In Fig. 2 ist ein Stellungsanzeigegerät nach dem vorbe-schriebenen System zur Anzeige einer Mehr zahl von bewegten Körpern<B>36</B> erweitert. Ausser- dem sind hier noch besondere Schalteinrichtungen angeordnet, um bestimmte erreichte Positionen des bewegten Körpers<B>36</B> anzuzeigen. Jedem der beweg ten Körper<B>36</B> ist ein Geräteteil<B>38,</B> in der Folge auch System genannt, von primären und sekundären Transformatorwicklungen, ähnlich wie in Fig. <B>1,</B> zu geordnet. Die Primärwicklungen jeder dieser Serien <B>38</B> sind wieder an einem Kopplungsgerät<B>26'</B> ange schlossen.
Diese sind ihrerseits wieder über die Leitungen<B>28'</B> mit einer Anzahl von Querverbin dungen 40 verbunden. Diese wiederum verzweigen sich in die Leitungen 42, die z.B. zu weiteren an- schliessbaren Geräten gleicher Art führen können und die Leitung 44, die zu dem Schalter 46 führen. Ein weiteres Leitungspaar <B>52</B> ist ebenfalls über Lei ter<B>28'</B> an das Entkopplungsgerät <B>26'</B> sowie an den Schalter 46 angeschlossen.
Die durch den Schalter 46 unterbrochenen Leitungen 44 werden auf der anderen Seite mit der Bezeichnung<B>50</B> gemeinsam weitergeführt und sind dort über den Schalter<B>62</B> und die Leitungen<B>60</B> und<B>58</B> mit dem Wechsel stromgenerator<B>56</B> verbunden. Die verbleibenden Primärleitungen 48 und<B>52</B> setzen sich nach dem Schalter 46 über die Leitungen 54 zu Kontakten eines Magnetschützes 64 fort, das diese Leitungen entweder an die Hauptstromquelle <B>56</B> oder -an eine noch zu beschreibende Notstromquelle anschliesst.
Diese Notstromquelle enthält in diesem Beispiel eine Batterie<B>68</B> und ein Umformergerät, bestehend aus dem Motor<B>70</B> und dem Wechselstromgenerator 72., Die von diesem erzeugte Wechselspannung ist unge fähr gleich gross wie diejenige der Hauptstromquelle <B>56,</B> wobei diese Wechselspannung nicht unbedingt sinusförn-üg sein muss. Es ist vielmehr ganz allge mein eine pulsierende Spannung gemeint, die geeig net ist, einen brauchbaren Transformationseffekt <B>zu</B> erzielen. Über den Schalter<B>80</B> kann dieses Not stromaggregat in Bereitschaft gestellt werden.
Bei Ausfall der Hauptspannung vom Motor-<B>56</B> fällt das von diesem erregte Schütz-78 ab und schliesst die Kontakte 74 und<B>82.</B> Damit wird das Notstromaggre gat<B>72/70</B> in Tätigkeit gesetzt und ausserdem das Schütz 64 erregt, das, die Leitungen 54 von der Hauptstromquelle <B>56</B> abschaltet und mit den von dem Generator<B>72</B> abgehenden Leitungen<B>86</B> und 84 verbindet. Somit werden im Notfall nur die an die Leitungen<B>62</B> bzw. 48 angeschlossenen Primärwick lungen der einzelnen Systeme<B>38</B> erregt und damit infolge der gleichmässigen Verteilung der zugehö rigen Primärwicklungen eine ungefähre Einstellungs anzeige der Körper<B>36</B> ermöglicht.
Wie bereits erwähnt<B>'</B> sind mit den einzelnen An zeigesystemen<B>38</B> besondere Schaltmittel<B>92</B> verbun den, die mit Hilfe einer optischen oder akustischen Anzeigeeinrichtung 102 in der Lage sind, das Ein laufen des bewegten Körpers in eine bestimmte Stellung zu ermitteln. Zu diesem Zweck ist dieses Gerät<B>92</B> z. B. zur Lampe 16a (Fig. <B>1,</B> 2) über die Leitungen 94 und<B>96</B> parallel geschaltet.
In diesem Beispiel ist diese besondere Stellung gegeben durch die äusserste rechte Lage des bewegten Körpers<B>36</B> bzw. die unterste des Körpers 12 in Fig. <B>1.</B> Wichtig dabei ist, dass das, Gerät<B>92</B> so eingerichtet ist, dass es auf eine Spannung anspricht, die zwischen derje nigen bei Leerlauf und derjenigen bei voller Kopp lung liegt. Dies bedeutet, dass in dieser Stellung die Lampe<B>16</B> nicht leuchtet.
Das Gerät<B>92</B> enthält bei spielsweise einen Kippkreis, dem über die Leitungen 94 und<B>96</B> das Eingangssignal zugeführt wird<B>;</B> die allgemeine Spannungsversorgung erfolgt über die Leitungen<B>98,</B> die den Leitungen<B>52</B> parallel geschal tet sind, also in jedem Falle bei normalem und auch bei Notstrombetrieb unter Spannung sind. Der Kipp kreis ist ausgangsseitig über die Leitungen<B>100</B> an die optische bzw. akustische Signal- oder Alarmein richtung 102 angeschlossen.
Die Kippschaltung in Gerät<B>92</B> kanri zweckmässig durch entsprechend vor magnetisierte Magnetverstärker ergänzt werden, um das Eingangssignal nur bei einem Wert von beispiels weise<B>0,5</B> V durchzulassen. Dieser Spannungswert wird erreicht sein, wenn nach Fig. <B>1</B> das Ende 104 des bewegten Körpers 12 gerade die untersten Se kundärwindungen 14a passiert hat. Selbstverständlich kann diese zusätzliche Schalt- und Anzeigeeinrich- tung auch jeder beliebigen anderen Lampe<B>16</B> pa rallel geschaltet werden, um andere diskrete Stellun gen besonders anzuzeigen.
Aus diesen beiden Beispielen ist ersichtlich, dass es auf verhältnismässig einfache Weise möglich ist, die Lage derartig bewegter Körper sicher und prä zise anzuzeigen. Selbstverständlich sind noch viele andere Variationen denkbar.
Position display device for at least one movable body on a linear path It is relatively easy to display the respective position of moving bodies within certain paths by mechanical means. The prerequisite for this is that these moving bodies are in direct contact with the display system. This problem is more difficult when it comes to indicating the position of bodies within pipes, that is. generally, when these bodies cannot be brought into direct mechanical relationship with the display system. This is, for example, the case when displaying the position of the control organs in nuclear reactors. Various possibilities are conceivable for this. For example, magnetically operated contacts can be placed along the path.
However, these are subject to a certain wear and tear. Another known possibility of indicating the position in such cases is based on the fact that a number of induction coils are distributed over the entire length of the path of the body to be displayed, with the moving body causing a change in inductance of the coils located opposite it. For this purpose, the body to be measured is made of a magnetic material. The inductance measurement itself was carried out with the help of a measuring bridge, so it took a considerable amount of time so that this arrangement is not well suited for indicating the position of a rapidly moving body.
The present invention avoids these parts after and relates to a position indicator for at least one movable body on a linear path, in particular for a Regel- or Steuerghed of nuclear reactors. The invention consists in that along the path of the movable body, which is at least partially made of ferromagnetic material, alternating current-fed primary windings and a number of secondary windings are provided, the latter depending on the respective position of the movable part with induced signaling devices Feed electricity.
With this device, it is also possible compared to known designs, certain selected positions of the -sich moving body to be provided with additional union switching devices that trigger off an optical or acoustic signal z. B. serve as an alarm signal. Compared to the previous devices, the body to be measured no longer serves as a direct influencing variable, but only as an indirect one, namely as a coupling element between a series of transformer coils belonging to one another.
FIGS. 1 and 2 show two different exemplary embodiments of position indicators which are constructed according to the principle of this invention. FIG. 1 shows a device for monitoring only one moving body. A number of primary windings <B> 10 </B> are arranged evenly distributed along the path of this body <B> 12 </B> and, compared to these, an equal number of secondary transformer windings 14. These primary and secondary windings can e.g.
B. be arranged individually on separate non-magnetic carriers, or in pairs coaxially around the path of the Kör pers; 12 be wound, e.g. B. via a tubular insulating body that tightly encloses the path of the body. A section of the moving body 12 is made of magnetizable material and this is approximately the same length as the path monitored by the arrangement.
Via this magnetizable material, a fixed coupling of the primary and secondary windings is achieved in accordance with the overlap between the monitored track length and the moving body, so that the optical display means connected to the secondary windings 14, e.g. Light drapes <B> 16 </B> light up.
In this example, these display lamps <B> 16 </B> are connected to the individual secondary windings 14 via the lines 18 and on the other side connected to the common line 20 via the lines 22, which is connected to the line 24, to which in turn the secondary windings 14 are closed at their other end. In this example, the primary windings are divided into 4 groups and arranged in such a way that the individual windings in each group are connected in series with those in the neighboring group in the same order.
Since each group in this exemplary embodiment contains <B> 6 </B> individual lines, there are initially <B> 6 </B> separate supply line pairs 32/34 for the 4 groups of primary windings. These supply line systems each have one Chokes <B> 30 </B>, which are located in a separate device <B> 26 </B>, are connected to the common power source via lines <B> 28 </B>. The device <B> 26 </B> with the built-in chokes <B> 30 </B> has the task of decoupling the individual primary coil circuits in such a way that no harmful effects are to be feared within the entire system .
The purpose of dividing the primary windings into these <B> 6 </B> power supply branches is to ensure an approximate display of the position in the event of a line failure.
The windings are coordinated in such a way that with air coupling, i.e. when the moving body is not in the vicinity, a voltage in the order of magnitude of 0.2 V is induced in the secondary winding, but after the magnetic coupling by the movable body 12 this Value increases by a factor of about <B> 10 </B>. The connected lamps are selected in such a way that they only start to light up when they are almost completely magnetically coupled.
It follows from this that the length of the row of luminous lamps corresponds to the position of the moving body 12 on its path. Should it be necessary to determine the exact position of the moving body 12 within the necessary distance between any pair of the closest secondary windings, this can be done by measuring the voltage of the uppermost, more or less strongly burning lamp.
In FIG. 1, for example, the exact position of the end 10-4 of the moving body <B> 12 </B> can be determined by measuring the voltage at the opposite lamp <B> 16 </B> become true. Appropriately, the measuring instrument is not calibrated in terms of tension, but rather in terms of path lengths. An approximate measure of the degree of approximation of the end 104 of the moving body 12 is also obtained from the degree of brightness of the neighboring lamp system.
It is of course also possible to combine the primary windings into a single (not shown) continuous primary winding which extends approximately over the entire path of the body 12 being moved. The operation of such an arrangement is practically the same as that of those described. Of course, any other number of primary windings can also be used, and this does not have to match the number of secondary windings 14. However, in these cases, as in the first mentioned, decoupling chokes are advantageous.
In Fig. 2, a position display device according to the above-described system for displaying a plurality of moving bodies <B> 36 </B> is expanded. In addition, special switching devices are also arranged here in order to display certain positions reached by the moving body <B> 36 </B>. Each of the moving bodies <B> 36 </B> has a device part <B> 38 </B>, hereinafter also referred to as a system, of primary and secondary transformer windings, similar to FIG. 1, </ B> to classified. The primary windings of each of these series <B> 38 </B> are again connected to a coupling device <B> 26 '</B>.
These are in turn connected to a number of cross-connections 40 via the lines 28 '. These in turn branch out into lines 42 which e.g. can lead to other connectable devices of the same type and the line 44 which lead to the switch 46. Another pair of lines 52 is also connected to the decoupling device 26 and to the switch 46 via conductors 28 '.
The lines 44 interrupted by the switch 46 are continued jointly on the other side with the designation <B> 50 </B> and are there via the switch <B> 62 </B> and the lines <B> 60 </ B > and <B> 58 </B> connected to the alternator <B> 56 </B>. The remaining primary lines 48 and 52 continue after switch 46 via lines 54 to contacts of a magnetic contactor 64, which connects these lines either to the main power source 56 or to another the emergency power source to be described.
In this example, this emergency power source contains a battery 68 and a converter device consisting of the motor 70 and the alternator 72. The alternating voltage generated by this is approximately the same as that the main power source <B> 56 </B> whereby this alternating voltage does not necessarily have to be sinusoidal. Rather, it is very generally a pulsating voltage that is suitable for <B> achieving </B> a useful transformation effect. This emergency generator can be switched to standby using switch <B> 80 </B>.
If the main voltage of the motor <B> 56 </B> fails, the contactor 78 excited by it drops out and closes the contacts 74 and <B> 82. </B> This turns the emergency power generator <B> 72/70 </B> is activated and also energizes the contactor 64, which switches off the lines 54 from the main power source <B> 56 </B> and with the lines going out from the generator <B> 72 </B> 86 and 84 connects. Thus, in an emergency, only the primary windings of the individual systems <B> 38 </B> connected to lines 62 or 48 are excited and, due to the even distribution of the associated primary windings, an approximate display of the settings Body <B> 36 </B> allows.
As already mentioned <B> '</B>, special switching means <B> 92 </B> are connected to the individual display systems <B> 38 </B>, which are capable of using an optical or acoustic display device 102 are to determine the one running of the moving body in a certain position. For this purpose, this device <B> 92 </B> is e.g. B. to lamp 16a (Fig. 1, </B> 2) connected in parallel via lines 94 and 96.
In this example, this special position is given by the extreme right position of the moving body <B> 36 </B> or the lowest position of the body 12 in FIG. <B> 1. </B> It is important that the Device <B> 92 </B> is set up in such a way that it responds to a voltage which lies between that at idle and that at full coupling. This means that the lamp <B> 16 </B> does not light up in this position.
The device <B> 92 </B> contains, for example, a breakover circuit to which the input signal is fed via the lines 94 and <B> 96 </B> <B>; </B> the general voltage supply takes place via the lines < B> 98, </B> which are connected in parallel to the lines <B> 52 </B>, i.e. they are always live during normal and emergency power operation. On the output side, the tilting circle is connected to the optical or acoustic signaling or alarm device 102 via the lines 100.
The toggle circuit in device <B> 92 </B> can expediently be supplemented by appropriately pre-magnetized magnetic amplifiers in order to only allow the input signal to pass through for example <B> 0.5 </B> V. This voltage value will be reached when, according to FIG. 1, the end 104 of the moving body 12 has just passed the lowermost secondary windings 14a. Of course, this additional switching and display device can also be connected in parallel to any other lamp 16 in order to display other discrete positions in particular.
From these two examples it can be seen that it is possible in a relatively simple manner to display the position of such moved bodies safely and precisely. Many other variations are of course also possible.