Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung von Abmessungen eines Körpers oder der Dichtheit eines Fasergutes
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung von Abmessungen eines Körpers oder der Dichtheit eines Fasergutes mit Hilfe eines strömenden Mediums.
Pneumatische Messeinrichtungen, deren Messung durch die Druckdifferenzen erfolgt, die beim Ausströmen des Druckmediums durch eine veränderliche Einengung entstehen, sind bereits bekannt. Die veränderliche Einengung besteht üblicherweise aus einer Verengung, deren Grösse durch die Dimension des zu messenden Objektes verändert wird, indem es in die Verengung hineingeführt oder an sie herangeführt wird.
Die bekannten Einrichtungen dieser Art haben jedoch den Nachteil, dass sie nicht sehr genau arbeiten und eine Verzögerung in der Angabe des Messwertes haben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Messeinrichtung ohne beweg- liche Teile zu schaffen, die eine hohe Genauigkeit der Messung bei einer Messanzeige geringer Trägheit ermöglicht und sehr zuverlässig arbeitet. Zur Lösung die ser Aufgabe wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch ein Paar von Strömungswiderständen mit konstantem Widerstandswert, einen Strömungswiderstand mit einstellbarem Widerstandswert und einen ersten Messkopf mit mindestens einer Eintrittsöffnung für ein strömendes Medium und mindestens einem Auslassende, dessen Strömungswiderstand durch das zu überwachende Objekt veränderbar ist, wobei das konstante Widerstandspaar, der erste einstellbare Widerstand und der erste Messkopf in einer Brückenschaltung vereinigt sind, die mit der Quelle für das Druckmedium verbunden ist,
und der erste einstellbare Widerstand auf den durch den Sollwert der zu messenden Grösse bestimmten Strömungswiderstand des Messkopfes einstellbar ist, so dass eine Abgleichung der Brückenschaltung erfolgt, wenn der gemessene Wert den Sollwert erreicht, während von der Brückenschaltung ein Drucksignal abgegeben wird, wenn infolge der Abweichung des gemessenen Wertes vom Sollwert die Brückenschaltung nicht abgeglichen ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Messeinrichtung,
Fig. 2 eine Vorderansicht einer Einrichtung zur kontinuierlichen Messung eines Drahtdurchmessers,
Fig. 2a eine vergrösserte Ansicht des Messkopfes, und
Fig. 3a, 3b, 3c, 3d, 3e Schnittdarstellungen von fünf weiteren Ausführungsformen des Messkopfes der Messeinrichtung.
Der wesentlichste Teil der Einrichtung besteht aus einem Messkreis zur Bildung eines Drucksignales, das der Abweichung einer bestimmten Dimension eines Objektes von einem Sollwert entspricht. So ist es beispielsweise möglich, mit der Messeinrichtung kontinuierlich den Durchmesser eines Drahtes, die Dichte eines Garnes, die Nähe eines Objektes und auch Rundungsabweichungen eines zylindrischen Körpers oder dgl. zu messen. Der Messkreis hat eine Brückenschaltung 10 mit einem Paar von Strömungswiderständen 11, 12, mit konstantem Widerstandswert. Sie sind mit den ersten beiden Schenkeln der Brücke verbunden.
Jeder der Strömungswiderstände 11 und 12 hat einen Kapillarkanal von bestimmter Länge. In den meisten Anwendungsfällen sind die Abmessungen dieser Kapillarkanäle gleich, so dass sie die gleichen Widerstandswerte ergeben. In einigen, später zu beschreibenden Fällen können diese Kapillarkanäle jedoch auch unterschiedliche Dimensionen haben, um ein ausgewähltes Verhältnis zwischen beiden Widerständen zu erhalten.
Die ersten Enden der Widerstände 11 und 12 sind mit einer ersten Brückenanschlusstelle 10a verbunden, der aus einer geeigneten Quelle B ein Druckmedium zugeführt wird.
Weiters ist ein veränderlicher und voreinstellbarer Strömungswiderstand 13 vorhanden, der im dritten Schenkel der Brückenschaltung angeschlossen ist und dessen erstes oder Eingangsende mit dem zweiten Ende des konstanten Widerstandes 12 an der Brückenanschlusstelle 10b verbunden ist. Der veränderliche Strömungswiderstand 13 kann laminar ausgeführt sein, wie in der US-Patentanmeldung 679 771 des gleichen Anmelders beschrieben ist. Der veränderliche Strömungswiderstand 13 kann jedoch auch die Nadelventilausführung haben, die besser dem Widerstandstyp der scharfkantigen Öffnung des zu beschreibenden Messkopfes entspricht, um den Einfluss von Temperaturänderungen möglichst gering zu halten. Die konstanten Strömungswiderstände 11, 12 können zweckmässig einen laminaren Aufbau 26 haben, der ähnlich ist wie der des Widerstandes 13.
Der veränderliche Widerstand 13 kann jedoch auch als Referenzmesskopf ausgebildet sein, wie im folgenden beschrieben wird. Im ersten Fall hat der Widerstand 13 ebenfalls einen Kapillarkanal, jedoch ist er mit Mitteln zur Veränderung der Länge des Kanales versehen, so dass ein bestimmter Widerstandswert einstellbar ist. Das zweite oder Auslassende des Widerstandes 13 hat einen offenen Austritt, der zur Atmosphäre führt, wenn das strömungsfähige Medium Gas ist und der zu einem Sumpf zur Rückführung der Flüssigkeit führt, falls es sich um ein flüssiges Medium handelt. Die offene Austrittsstelle entspricht der dritten Anschlusstelle 10c der Brückenschaltung. Die Messeinrichtung wirkt somit entweder pneumatisch oder hydraulisch, mit Ausnahme der Ausführung nach 3e, bei der der Messkopf nur pneumatisch angewandt werden kann.
Der vierte Schenkel der Brückenschaltung ist mit dem Messkopf 14 versehen, der als zweiter veränderlicher Strömungswiderstand 14 arbeitet und zwei zueinander parallele Widerstände aufweist. Die ersten oder Eingangsenden der Widerstände 14 sind mit dem zweiten Ende des konstanten Widerstandes 11 an der vierten Brückenanschlusstelle 10d angeschlossen, und das zweite oder Austrittsende der Widerstände 14 führt an der Anschlusstelle 10c nach aussen. Die Brücken anschlusstellen oder Verbindungsstellen 10a, lob, 10d entsprechen Rohr- oder Schlauchkupplungen 10a, 10b, 10d nach Fig. 2. Die Verbindung der verschiedenen Elemente miteinander kann beispielsweise durch biegsame Kunststoffrohre oder steife Kupferrohre erfolgen.
Der Messkopf 14 nach Fig. 2 und 2a ist zur Messung des Durchmessers eines Drahtes oder Fadens bestimmt. Er besteht aus einem zylindrischen Körper 14a mit einem hohlen, zylindrischen Innenraum 20, der gleichachisg mit der Längsachse des Körpers verläuft.
Die äussere Gestalt des Körpers ist unwesentlich, jedoch sollte sein Innenraum die gleiche Querschnittsgestalt aufweisen wie das zu messende Objekt 21. Das Material für den Körper 14a wird keinen wesentlichen Beanspruchungen ausgesetzt, da der Draht oder der Faden, der durch den Innenraum 20 hindurchläuft, mit den Seitenwänden dieses Innenraumes nicht in Berüh- rung gelangt. Zur Führung des Drahtes oder des Fadens 21 sind Führungsorgane 22 vorgesehen, die sich in einer Linie mit dem Messkopf 14 befinden.
Das dem Innenraum 20 des Körpers 14a zuzuführende Druckmedium tritt über einen Kanal 22 ein, der in radialer Richtung durch eine Seitenwand des Körpers 14a hindurchgeführt ist und von seinen beiden Enden den gleichen Abstand hat. Mit seinem anderen Ende ist der Kanal 23 über die Rohrleitung 24 mit der Anschlusstelle 10d verbunden. Das Druckmedium strömt somit, nachdem es den Widerstand 11 passiert hat, durch den Kanal 23, um in die Mitte des Innenraumes 20 des Körpers 14a zu gelangen und sich anschliessend gleichmässig in Richtung seiner beiden Enden zu verteilen. Aus dem Hohlraum 20 tritt es durch die Verengungen aus, durch die das zu messende Material 21 hindurchgeführt wird. Durch die Massabweichungen des Materials ist die Grösse dieser Verengungen veränderlich. In Fig. 2 ist das durchlaufende Material durch Pfeile angedeutet.
Der Innenraum 20 hat einen genügend kleinen Durchmesser oder im Falle eines nicht kreisförmigen Querschnittes einen genügend kleinen Querschnitt, um als Düse zu wirken, deren Querschnitt durch den Querschnitt des zu messenden Materiales 21, das durch sie hindurchgeführt wird, verändert wird. An beiden Enden des Innenraumes 20 können vorteilhaft scharfkantige Öffnungen 25 vorgesehen sein, durch die ein nichtlaminarer Strom des austretenden Mediums erreicht wird. Der nichtlaminare Strom vermeidet Messfehler, die bei der nichtzentrischen Durchführung des Materiales durch den Kanal des Messkopfes entstehen können. Die Anwendung der scharfkantigen Öffnungen gestattes es den Hohlraum 20 mit einem grösseren Querschnitt zu versehen, da seine primäre Aufgabe darin besteht, einen Strömungskanal zu bilden, anstatt einer Einengung.
Die in Fig.2 dargestellte Messeinrichtung arbeitet mit einem gasförmigen Medium und einem veränderlichen Widerstand 13, wobei der Messkopf zur Atmosphäre hin offen ist. Die Richtung der Gasströmung in den verschiedenen Verbindungsleitungen ist durch Pfeile angedeutet.
Der Abgriff des Brückensignals erfolgt über die Anschlüsse 10b und 10d. Für viele Anwendungsbeispiele sind die Widerstandswerte der konstanten Widerstände 11 und 12 gleich, und der Wert des Referenzwiderstandes des veränderlichen Widerstandes 13 ist ungefähr gleich mit dem des Widerstandes 12, so dass ungefähr die Hälfte des der Brückenschaltung zugeführten Druckes des strömenden Mediums auf jeden Widerstand verteilt wird. Soll jedoch ein grösserer Durchmesser des Materiales 21 gemessen werden, so genügt es, nur den Widerstand des veränderlichen Widerstandes 13 zu erhöhen, so dass in diesem Fall weniger als die Hälfte des gelieferten Druckes jedem der konstanten Widerstände 11 und 12 zugeführt wird.
Ist jedoch der Durchmesser des Materiales 21 grösser als dem maximalen Widerstandswert des Widerstandes 13 entspricht, so kann der konstante Widerstand 11 gegen einen Widerstand mit einem grösseren Durchlass ausgetauscht werden, so dass das Verhältnis R12/R13# R1l/Rl4 konstant bleibt.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Brükkenschaltung der Messeinrichtung beschrieben. Erreicht der gemessene Wert den Sollwert, so ist der effektive Widerstand des Messkopfes 14 gleich dem voreingestellten Widerstand des Referenzwiderstandes 13 so, dass die Druckgrösse an den Austritts-Verbindungsstellen 10b und 10d gleich ist und somit die Brückenschaltung abgeglichen ist. Unter dieser Voraussetzung tritt zwischen den Verbindungsstellen l0b und 10d kein Ausgangssignal auf. Im Beispiel der Messung eines Drahtdurchmessers nach den Fig. 2, 3a, 3d wird die durch die Enden des Messkopfes ausströmende Menge des Mediums geringer, wenn der Drahtdurchmesser grösser als der Sollwert wird, so dass an der Verbindungsstelle 10d ein Druckanstieg auftritt. Entsprechend sinkt der Druck an dieser Stelle 10d, wenn der Drahtdurchmesser kleiner als der Sollwert wird.
Somit arbeitet der Messkopf 14 als ein veränderlicher Widerstand, dessen Widerstandswert sich direkt mit der Änderung der Grösse der zu messenden Dimension verändert. Beim vorliegenden eines überdimensionierten Objektes, das den Messkopf passiert, wird eine Druckdifferenz zwischen den Anschluss- und Verbindungsstellen 10b und 10d gemessen, wobei der Druck an der Stelle 10d grösser als der Druck an der Stelle 10b ist und umgekehrt, wenn das Objekt unterdimensioniert ist. Dabei ändert sich der gemessene Wert innerhalb des Messbereiches linear mit der Abweichung vom Sollwert. Zwischen den Anschlusstellen 10b und 10d kann ein Nullwert-Messanzeiger 15 vorgesehen sein, der eine Kontrolle der Lage des Messwertes im Vergleich zum Sollwert ablesbar macht. Die Messeinrichtung kann zur Erzielung einer quantitativen Messung in Einheiten der zu messenden Dimension geeicht sein.
Neben einer optischen Anzeige der Abweichung vom Sollwert kann auch ein anderes, auf Druck ansprechendes Instrument verwendet werden, bei dem beispielsweise ein Schalter einen elektrischen Kontakt betätigt, um ein akustisches Signal abzugeben.
Für einige Anwendungsfälle mag die Brückenschaltung 10 mit dem Druckmessgerät 15 ausreichen, für zahlreiche Fälle wird jedoch eine präzisere Anzeige gefordert, die eine Abweichung vom Sollwert von weniger als einem Prozent bei einer hohen Anzeigegeschwindigkeit wiedergibt. Zur Erzielung eines brauchbaren Ausgangssignales 36 werden ein oder mehrere proportional arbeitende hydraulische Verstärker 16 benötigt, die keine beweglichen Teile aufweisen, da das Drucksignal, das zwischen den Anschlusstellen 10b und 10d entsteht, in der Grössenordnung von 0,007 kg/cm2 bei einer Durchmesserveränderung von 0,01 mm liegen kann. Ein geeigneter hydraulischer oder pneumatischer Verstärker 16 ist in der US Patentanmeldung 752 098 des gleichen Anmelders als
Verstärkerblock beschrieben.
Wird jedoch ein Aus gangssignal angestrebt, das verhältnismässig unabhängig von den Druckschwankungen des Eingangs ist, so kann der ebenfalls in dieser Anmeldung beschriebene
Operationsverstärker verwendet werden. Dieser Opera tionsverstärker hat den weiteren Vorteil, dass er eine stabilere Nullpunkt-Einstellung ermöglicht als der Ver stärkerblock, der keinen Rückstrom hat und folglich einen höheren Verstärkungsfaktor. Der Ausgang aus dem Verstärkerblock oder dem Betriebsverstärker kann für die Betätigung eines Steuersystemes verwen det werden, durch das der Durchmesser des gemesse nen Objektes beeinflusst wird.
Die Ansprechgeschwin digkeit der Brückenschaltung allein ist gering, so dass sich in diesem Fall eine langsame Steuerung ergibt, während der Anschluss der Verstärker, die eine sehr hohe Eingangsimpedanz im Vergleich zu dem Mess kopf und eine geringe Ausgangsimpedanz haben, zu einer hohen Ansprechfrequenz des gesamten Systemes führt, so dass die Messeinrichtung eine hohe Anzeigegeschwindigkeit hat und für kontinuierliche Messverfahren mit hoher Durchlaufgeschwindigkeit angewandt werden kann.
Zur Steuerung des Druckes P8 des in die Messeinrichtung eineuspeisenden Mediums kann ein von Hand zu betätigendes oder automatisches Regulierventil 17 vorgesehen werden, das zwischen der Anschlusstelle 10a und der Quelle P angeordnet ist. Auf der Austrittsseite des Regulierventils 17 kann ein Instrument 18 zur Anzeige des Druckes Ps angeordnet sein. Der Druck P5 wird auch dem Eingang des hydraulischen oder pneumatischen Verstärkers 16 über die Leitung 28 der Fig. 2 zugeführt.
Die Fig. 2 zeigt eine Messeinrichtung für die Kontrolle des Durchmessers eines durchlaufenden Drahtes.
Das Gehäuse der Messeinrichtung hat beispielsweise die Abmessungen 7,5 X 10 X 13 cm, und der maximale Betriebsdruck P8 beträgt 1,1 kg/cm2 für den pneumatischen Verstärkerkreis, obwohl er für den Brückenkreis zwischen 0,07 und 3,6 kg/cm2 liegen kann. Die Durchströmmenge durch die Messeinrichtung beträgt ungefähr 141 pro Minute, und der Anzeigedruck PO beträgt im Maximum ungefähr 0,7 kg/cm2. Die Ansprechgeschwindigkeit der Messeinrichtung liegt in der Grössenordnung von 2 Millisekunden und ist abhängig von der Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes durch den Messkopf. Der Messkopf hat eine Länge von 9,6 mm und einen äusseren Durchmesser von 6,4 mm. Der minimale Durchmesser des den Messkopf passierenden Drahtes beträgt 0,063 mm, während der maximale Durchmesser durch die minimale, den Messkopf durchströmende und messbare Menge des Messmediums bestimmt ist.
Der innere Durchmesser der scharfkantigen Öffnungen des Messkopfes beträgt ungefähr das 1,2fache des Sollwertes des Drahtdurchmessers und die maximale Geschwindigkeit des den Messkopf passierenden Drahtes in Meter pro Sekunde entspricht der in Metern angegebenen Länge des vom Sollwert abweichenden Durchmessers, dividiert durch 0,002. Die maximale Länge des Rohres 24, das den Messkopf mit der Anschlusstelle 10d verbindet, beträgt 30,5 cm. Die Empfindlichkeit der Messeinrichtung zur Anzeige von Durchmesserabweichungen liegt bei # 3 % bei einem Sollwert von 0,063 mm. Die Genauigkeit und Empfindlichkeit der Messeinrichtung ist für einen grösseren Sollwert ebenfalls grösser.
Der in Fig. 2 dargestellte Messkopf 14 ist nur für die Anzeige eines engen Bereiches von Sollwertdurchmessern geeignet. In der Fig. 3a ist ein Messkopf dargestellt, der austauschbare Teile hat, um ihn an einen grösseren Bereich von Sollwertdurchmessern anzupassen. Dieser Messkopf besteht aus vier Einzeilteilen, die durch den Grundkörper 30, das erste Endteil 31, das zweite Endteil 32 und das Einlasskanalteil 33 gebildet sind. Der Grundkörper 30 hat beispielsweise eine zylindrische Aussenfläche und einen Innenraum mit einem zylindrischen Zentralteil, wenn das zu messende Objekt einen kreisförmigen Querschnitt hat, wobei dieser zylindrische Zentralteil sich entlang ungefähr 3/4 der Länge des Teiles 30 erstreckt. Die Endbereiche des Innenraumes haben einen etwas vergrösserten Durchmesser für die Aufnahme der Endteile 31 und 32.
Der Durchmesser des mittleren Innenraumes im Körper 30 des Messkopfes ist wesentlich grösser als der grösste Durchmesser des den Messkopf passierenden Objektes und beträgt im allgemeinen ein Vielfaches dieses Durchmessers. Die Endteile 31 und 32 sind in den Körper 30 eingeschraubt und haben einen über den Körper 30 überstehenden Teil, durch den sie beim Ein- und Abschrauben leicht erfasst werden können.
Die somit auswechselbaren und dem Sollwertdurchmesser anpassbaren Endteile 31 und 32 haben einen inneren Durchmesser, der ungefähr dem 1,2-fachen des Sollwertdurchmessers entspricht. Diese Endteile bilden die erste Einengung für das Druckmedium, das von der Anschlusstelle 10d durch das Teil 33 eingeführt wird und den Messkopf in Richtung der dargestellten Pfeile durchströmt. Da die Länge des Grundkörpers 30 ungefähr 25 mm beträgt, entsprechen die Endteile 31, 32 angenähert scharfkantigen Öffnungen. die äusseren Enden der Endteile 31 und 32 können jedoch auch mit scharfen kreisringförmigen Öffnungskanten, wie im Beispiel nach Fig. 2, ausgeführt sein. Zur Seite des eintretenden Drahtes 21 hin sind die Endteile 31 und 32 vorteilhaft auf ihrer Innenseite konisch ausgeführt, so dass ein schlechtfluchtender Draht den Messkopf besser passieren kann.
Das Einlasskanalteil 33 ist in eine radiale Öffnung in der Seitenwand des Körpers 30 eingeschraubt und nimmt ungefähr die Hälfte der radialen Länge dieser Öffnung ein. Der über den Grundkörper 30 nach aussen überstehende Teil des Kanalstückes 33 ist so ausgebildet, dass das Rohr 24 lösbar mit diesem Teil 33 verbunden werden kann. Somit kann auch dieses Teil 33 leicht gegen ein entsprechendes Teil mit einem grösseren Innendurchmesser ausgetauscht werden.
Die erfindungsgemässe Messeinrichtung kann weiterhin auch als Anzeigegerät für den Abstand eines Objektes vom Messkopf verwendet werden. Hierfür ist ein spezieller Messkopf erforderlich, wie er beispielsweise in Fig. 3b dargestellt ist. Dieser Messkopf besteht aus einem zylinderförmigen Teil 14 mit einem zylindrischen Durchlasskanal für das Messmedium.
Am äusseren Ende des Durchlasskanales kann eine scharfkantige Öffnung angebracht sein. Das äussere oder Bodenende des Teiles 14 verläuft im Abstand parallel zu der Oberfläche des Objektes 21a, dessen Abstand zu messen ist. Die Bewegungsrichtung des Objektes 21a ist in Fig. 1b durch den Pfeil rechts aussen angedeutet. Dieses Objekt 21a hat die Form einer Platte oder es wird durch einen anderen Körper mit einer verhältnismässig grossen Oberfläche gebildet, welcher im Einflussbereich des aus dem Messkopf 14 ausströmenden Messmediums ist. Am anderen oder oberen Ende des Messkopfes 14 ist das Rohr 24 angeschlossen, um den Messkopf mit der Anschlusstelle 10d der Brückenschaltung zu verbinden.
Bei der Verwendung des Messkopfes 14 nach Fig. 3b zur Abstandsmessung wird in dem Verstärkerkreis 16 vorteilhaft ein hydraulischer oder pneumatischer Schmitt-Trigger verwendet, wie er von der General Electric Company hergestellt wird. Dieser Verstärkerkreis umfasst einen proportional wirkenden Verstärker mit einem hohen Verstärkungsfaktor sowie einen hydraulischen oder pneumatischen Verstärker mit digitalen Stufen. Bei der Anwendung des Abstandmessinstrumentes auf eine Fördereinrichtung mit einem Förderband gibt der pneumatisch wirkende Verstärkerkreis 16 die Anwesenheit eines Körpers 21a auf dem Förderband, das unter dem Messkopf 14 hindurchläuft, durch den plötzlich geschalteten Ausgang an. Bei fehlender Anwesenheit eines Körpers auf dem Förderband wird der Druck an der Anschlusstelle 10d auf dem Druckniveau der Anschlusstelle 10b gehalten.
Der Messkopf 14 ist verhältnismässig nahe an der Oberseite eines Körpers 21a auf dem Förderband anzuordnen, um das gewünschte Drucksignal an der Anschlusstelle 10d zu erzeugen. Dieser Abstand von der Oberseite des Gegenstandes 21a liegt beispielsweise in der Grössenordnung von 5 mm oder mehr, bis zu annäherungsweise der Hälfte des Durchmessers des Eintrittskanales.
Bei der Anwendung des Messkopfes nach Fig. 3b für die Abstandsmessung werden im Verstärkerkreis 16 Proportional-Verstärker angewandt. Um auch geringe Änderungen des Abstandes x zwischen der äusseren oder Bodenfläche des Messkopfes 14 und dem Material 21a anzuzeigen, ist diese Bodenfläche des Messkopfes möglichst nahe an der Oberfläche dieses Materiales anzuordnen. Die Messeinrichtung arbeitet zufriedenstellend in einem Abstandsbereich von 1/100 bis 1/4 des Durchmessers des Kanales im Messkopf 14. Bei einem Kanal im Messkopf 14 mit einem Durchmesser von 0,075 mm und einem Soll-Abstand von 0,02mm von der Oberfläche des Materiales 21a zum Messkopf werden durch die Messeinrichtungen Abweichungen des Abstandes x von 0,001 mm angezeigt.
Weiterhin kann der Messkopf nach Fig. 3b auch zur Ermittlung von Abweichungen der Rundung eines zylindrischen oder kugelförmigen Körpers verwendet werden. Hierbei wird der Messkopf ebenfalls in einem bestimmten Abstand x über der Oberfläche des zu messenden Objektes angeordnet, und dieser Körper in Umdrehung versetzt. Eine dabei auftretende Änderung des Abstandes x entspricht der Abweichung des Querschnitts des Körpers von der exakten Kreisform. In Fig. 3c ist die äussere oder Bodenfläche des Messkopfes 14 der Krümmung des Objektes 21b angepasst, da sonst die Einengung zwischen dem Messkopf und dem Objekt nach aussen hin im Querschnitt divergieren würde.
Obgleich die Messköpfe nach den Fig. 2 und 3a mit den scharfkantigen Öffnungen bei der kontinuierlichen Messung des Durchmessers von Drähten oder Fäden zufriedenstellend arbeiten, so kann doch nach längerem Gebrauch eine Abnutzung der Öffnungskan- ten eintreten, wenn das zu messende Objekt 21 gelegentlich mit ihnen in Berührung gelangt. Dies kann durch die Verwendung der Führungsteile 22 nicht vollkommen vermieden werden, so dass sich die Anwen- dung eines Messkopfes, wie er in Fig. 3d dargestellt ist, empfiehlt. Dieser Messkopf hat, wie in der Fig. 3d (A) dargestellt, einen zylindrischen Körper 40 mit einem Einlasskanal 41, entsprechend dem Teil 33 nach Fig. 3a.
Der Innenraum des Körpers 40 ist längs ungefähr 80 % seiner Oberfläche zylindrisch geformt, während die verbleibenden 20 % durch ein Amboss-förmiges Teil 42 ausgefüllt werden, das durch den Boden des Teiles 40 gestützt wird und in dessen Innenraum hineinragt. Dieses Ambossteil 42 erstreckt sich entlang ungefähr 80-90% der Länge des Körpers 40. Der Querschnitt des Ambossteiles 42 ist in der Fig. 3b (B) abgebildet. Wie im Beispiel nach Fig. 3a ist das Eintrittsende des Ambossteiles 42 konisch geformt, um den Durchtritt des Objektes 21 durch den Messkopf zu erleichtern. An den Enden des Körpers 40 befinden sich scharfkantige Öffnungen 43, deren Kanten kreisringförmig einen Bogen von ungefähr 300 beschreiben. Die umlaufenden Kanten 43 können jedoch auch eine geschlossene Kreisringform haben, wenn sie sich ausserhalb der Enden des Ambossteiles 42 befinden.
Die Längsposition des Ambossteiles 42 ist nicht von grosser Bedeutung, da der Durchtritt zwischen den beiden Öffnungen bedeutend grösser ist als der Querschnitt dieser Öffnungen. Der Messkopf nach Fig. 3d kann ebenfalls mit austauschbaren Teilen versehen sein, wie im Beispiel nach Fig. 3a. Bei der Anwendung des Messkopfes nach Fig. 3d passiert das Objekt 21 den Messkopf in leichtem Kontakt mit der oberen konkaven Fläche des Ambossteiles 42, so dass die scharfkantigen Öffnungen 43 im Abstand zu dem Objekt verbleiben und nicht abgenutzt werden. Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Messeinrichtung hat hier das zu messende Objekt eine direkte Berührung mit der Messeinrichtung, jedoch ist diese Berührung sehr schwach und führt nicht zu einer zusätzlichen Spannung oder Verdrehung des Objektes, wenn dieses den Messkopf passiert.
Der Messkopf nach Fig. 3d, ebenso wie die anderen Ausführungsformen des Messkopfes, kann aus längsgeteilten Büchsen bestehen, wie durch die Linie 44 in Fig. 3d (B) dargestellt ist. Diese Ausführungsform ermöglicht ein einfaches anfängliches Einführen des beispielsweise drahtförmigen Objektes in den Messkopf. Der somit geteilte Körper 40 kann mit einer passenden O-Ring-Dichung versehen werden und beispielsweise durch Bolzen zusammengehalten werden.
Neben der Messung von Objekten aus kompaktem Material, wie z. B. Stahldraht, kann die Messeinrichtung mit Hilfe des Messkopfes nach Fig. 3e auch für die Messung der Dichtheit von Fasergut, wie z. B. von Vorgarn oder anderem faserförmigen Material verwen- det werden. Dieser Messkopf nach Fig. 3e hat einen verhältnismässig langen, dünnwandigen zylindrischen Hohlkörper 50, der aus einem dünnwandigen Rohr hergestellt ist, und seine Enden sind nach aussen gewölbt, um den Zutritt eines z. B. strangförmigen Objek- tes geringer Dichtheit in den Messkopf zu erleichtern.
Der innere Durchmesser des Hohlzylinders 50 beträgt ungefähr die Hälfte des Durchmessers des nichtkomprimierten lockeren Objektes 21c, so dass es im Messkopf genügend zusammengepresst wird, um ein ausreichendes Drucksignal zu erhalten. Die Länge des Hohlzylinders sollte mindestens dem 3-fachen seines inneren Durchmessers entsprechen, um einen genügenden Strömungswiderstand zu erzielen und ausserdem die Zugfestigkeit des den Hohlkörper 50 passierenden Objektes zu erhöhen. Im Gegensatz zu den anderen beschriebenen Ausführungsformen des Messkopfes sind zwei oder mehr kleine rohrförmige Einlasskanäle 51 vorgesehen, die in radialer Richtung durch die Seitenwände des Hohlzylinders 50 geführt sind und im gleichen Abstand zueinander in der Mitte zwischen den Enden des Hohlzylinders angeordnet sind.
Für diese Eintrittskanäle sind an der dünnen Wand des Hohlzylinders geeignete Anschlusstutzen angelötet, an die Rohre 51 angeschlossen sind, die über ein gemeinsames Kupplungsstück 52 mit der Anschlusstelle 10d der Messbrücke in Verbindung stehen.
Wie bereits eingangs beschrieben wurde, wird in der Messeinrichtung der veränderliche Strömungswiderstand des Messkopfes mit einem Referenzwiderstand 13 der Brückenschaltung verglichen. Dieser Widerstand 13 braucht nicht als Kapillar-Kanal nach Fig. 2 ausgebildet zu sein, sondern kann einen zweiten Referenzmesskopf aufweisen, der eine bestimmte Länge von dem zu messenden Objekt enthält, wobei dieses Objekt den gewünschten Sollwert aufweist. Bei dieser Ausführung wird das Druckmedium dem Referenzmesskopf von der Anschlusstelle 10b aus zugeführt. Der Referenzmesskopf ist genauso ausgeführt wie der erste Messkopf 14.
Der Messkopf kann aus einem Teil hergestellt werden, wobei er jedoch nur für einen schmalen Messbereich anwendbar ist, oder er kann aus zahlreichen austauschbaren Teilen aufgebaut sein. Der Verstärkerkreis 16 kann mit proportionalen, digitalen oder Kombinationen aus proportionalen und digitalen hydraulischen oder pneumatischen Verstärkern versehen sein. Weiterhin kann auch der Einengungsteil des Messkopfes zur Messung anderer Dimensionen als den beschriebenen eine anders geformte Gestalt aufweisen.