DE1003475B

DE1003475B - Device for measuring the ratio of two forces

Info

Publication number: DE1003475B
Application number: DEN12258A
Authority: DE
Inventors: Carl Francis Schaefer
Original assignee: NORDEN KETAY CORP
Current assignee: NORDEN KETAY CORP
Priority date: 1955-05-20
Filing date: 1956-05-19
Publication date: 1957-02-28

Description

Gerät zum Messen des Verhältnisses von zwei Kräften Die Erfindung bezieht sich auf ein Relations-Dynamometer (force ratio transducer) und im besonderen auf ein verbessertes Relations-Dynamometer für schnelle und genaue Bestimmung des Verhältnisses zwischen zwei Kräften.Apparatus for measuring the ratio of two forces The invention refers to a relation dynamometer (force ratio transducer) and in particular to an improved relations dynamometer for quick and accurate determination of the Relationship between two forces.

In der Meßtechnik werden verschiedene bekannte Vorrichtungen verwendet, um das Verhältnis einer Kraft oder eines Drucks zu einer anderen Kraft oder einem anderen Druck zu bestimmen. Die Massen der Teile dieser Vorrichtungen haben keine symmetrische Anordnung bei dem Gleichgewichtszustand, der bei einer Anzeige des Druckverhältnisses eintritt. Die Anzeige enthält daher einen Stellungsfehler, der ausgeglichen oder korrigiert werden muß. Ferner werden bei den bekannten Einrichtungen bei der Messung des Verhältnisses eines Gasdrucks zu einem anderen Gasdruck große Druckvolumina aufgewandt, was zur Folge hat, daß die Vorrichtungen auf eine Änderung des Druckverhältnisses nur langsam ansprechen. Various known devices are used in measurement technology, the ratio of a force or a pressure to another force or a determine other pressure. The masses of the parts of these devices have none symmetrical arrangement in the state of equilibrium which is obtained when the Pressure ratio occurs. The display therefore contains a positional error that needs to be balanced or corrected. Furthermore, in the known facilities large when measuring the ratio of one gas pressure to another gas pressure Print volumes expended, which has the consequence that the devices on a change of the pressure ratio respond only slowly.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Relations-Dynamometer zu schaffen, das schnell und genau das Verhältnis einer Kraft zu einer anderen mißt, wobei die Massen der Bestandteile im Gleichgewichtszustand zueinander symmetrisch sind, so daß also die erzielte Anzeige keinen Stellungsfehler aufweist. The invention is now based on the object of a relation dynamometer to create that quickly and accurately measures the ratio of one force to another, the masses of the constituents being symmetrical to one another in the equilibrium state so that the display obtained does not have a positional error.

Sonstige weitere Ziele der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung hervorgehen. Other further objects of the invention will become apparent from the following description emerge.

Gemäß der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß eine Schwebeplatte und druckempfindliche Mittel vorgesehen sind, um ein erstes, einem ersten gegebenen Druck proportionales Kräftepaar auf die Schwebeplatte einwirken zu lassen, wodurch sich die Platte um eine erste, in der Ebene der Platte liegende Achse zu drehen versucht. Ferner sind zweite, druckempfindliche Mittel vorgesehen, um ein der Differenz zwischen einem zweiten Druck und dem vorgenannten ersten Druck proportionales Kräftepaar auf die Schwebeplatte einwirken zu lassen, wodurch sich diese um eine zweite, in der Ebene der Platte liegende und sich rechtwinklig zur ersten Achse erstreckende Achse zu drehen versucht. Weitere Mittel, die auf die unter der Einwirkung des ersten und des zweiten Kräftepaares erzeugte Bewegung der Schwebeplatte ansprechen, sorgen für die Bewegung eines mit der Schwebeplatte verbundenen Paares von Gelenken in eine solche Stellung, daß das aus dem ersten und dem zweiten Kräftepaar resultierende Kräftepaar ausgeglichen ist. Eine Anzeigevorrichtung, die auf das zur Bewegung der Gelenke dienende Mittel anspricht, zeigt das Verhältnis der ersten und zweiten Kraft zueinander an. According to the invention, the arrangement is made so that a floating plate and pressure sensitive means are provided for a first given a first To allow pressure proportional couple of forces to act on the levitation plate, whereby to rotate the plate about a first axis lying in the plane of the plate tries. Furthermore, second, pressure-sensitive means are provided in order to measure one of the difference force couple proportional between a second pressure and the aforementioned first pressure to let act on the floating plate, whereby this is a second, in lying in the plane of the plate and extending at right angles to the first axis Tried to rotate the axis. Further funds on those under the action of the first and the movement of the levitation plate generated by the second couple of forces for the movement of a pair of joints connected to the floating plate in such a position that the resulting from the first and the second pair of forces Power couple is balanced. A display device that clicks on to move the Joints serving means responding shows the ratio of the first and second force to each other.

Ein derartiges Dynamometer ist geeignet, das Verhältnis eines Gasdruckes zu einem anderen Gasdruck zu messen. Es spricht sofort an, da nur kleine Druckvolumina benötigt werden. Es hat ferner eine hohe Lebensdauer, da die auf seine Ausgleichsvorrichtung ausgeübte Kraft klein ist. Ferner ist die Konstruktion so getroffen, daß die Wirkung der Hysterese in dem druckempfindlichen Teil der Anordnung vernachlässigt werden kann. Such a dynamometer is suitable for the ratio of a gas pressure to measure a different gas pressure. It responds immediately, as only small print volumes are needed. It also has a long service life because of its balancing device practiced Force is small. Furthermore, the construction is made so that the effect of the hysteresis can be neglected in the pressure-sensitive part of the arrangement.

Dieses erfindungsgemäße Relations-Dynamometer kann jedoch auch für die schnelle und genaue Bestimmung des Verhältnisses einer beliebigen Kraft zu einer beliebigen anderen Kraft verwendet werden. However, this relationship dynamometer according to the invention can also be used for the quick and accurate determination of the ratio of any force to one any other force can be used.

In der Zeichnung, die einen Teil der vorliegenden Beschreibung bildet und bei welcher gleiche Bezugsziffern zur Bezeichnung gleicher Teile der verschiedenen Ansichten dienen, ist Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Relations-Dynamometers gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung der auf die schwebende Platte des Relations-Dynamometers wirkenden Kräfte, Fig. 3 ein Vektordiagramm der auf die schwebende Platte des Relations-Dynamometers im Gleichgewichtszustand einwirkenden Kräftepaare. In the drawing, which forms a part of the present description and in which like reference numerals to designate like parts of the various 1 is a schematic perspective view of an embodiment of a relation dynamometer according to the invention, FIG. 2 is a schematic representation the forces acting on the floating plate of the relation dynamometer, Fig. 3 is a vector diagram of the floating plate of the relations dynamometer im Equilibrium acting force pairs.

Wie nun im besonderen aus der Fig. 1 hervorgeht, umfaßt das erfindungsgemäße Relations-Dynamometer ein fest angeordnetes, allgemein durch die Bezugsziffer 10 bezeichnetes Gestell, das ein paar stationär angeordneter, ringförmiger Festplatten od. dgl. 12 und 14 aufweist, die durch Stützen 16 in einem bestimmten räumlichen Abstand zueinander gehalten sind. As can now be seen in particular from FIG. 1, the invention comprises Relations dynamometer a fixedly arranged, generally designated by the reference number 10 called frame, which contains a pair of stationary, ring-shaped hard drives Od. Like. 12 and 14, which by supports 16 in a certain spatial Are kept at a distance from each other.

Zwischen den stationären Platten 12 und 14 ist eine schwimmende, ringförmige Schwebeplatte 18 angeordnet. Between the stationary plates 12 and 14 is a floating, annular floating plate 18 arranged.

Die Schwebeplatte 18 und die Festplatte 12 tragen zwischen sich eine Anzahl von durch geeignete Mittel gehaltenen druckempfindlichen Organen, wie beispielsweise Bälge 20, 22, 24 und 26, die in gleichen Abständen auf den Ringplatten 12 und 18 angeordnet sind, wobei der Balg 20 diametral- gegenüber dem Balg 24 und der Balg 22 diametral gegenüber dem Balg 26 liegt. Die Festplatte 14 und die Schwebeplatte 18 tragen zwischen sich ebenfalls eine Anzahl von durch geeignete Mittel gehaltenen druckempfindlichen Organen, wie beispielsweise Bälge 28, 30, 32 und 34, die in gleichen Abständen auf den Platten 14 und 18 angeordnet sind, wobei der Balg 28 diametral gegenüber dem Balg 32 und der Balg 30 diametral gegenüber dem Balg 34 liegt. Die jeweiligen Bälge 28, 30, 32 und 34 sind axial zu den entsprechenden Bälgen 20, 22, 24 und 26 ausgerichtet.The floating plate 18 and the hard disk 12 carry between a number of pressure-sensitive organs held by suitable means, such as bellows 20, 22, 24 and 26, which are equally spaced on the ring plates 12 and 18 are arranged, the bellows 20 diametrically opposite the bellows 24 and the bellows 22 is diametrically opposite the bellows 26. The hard disk 14 and the floating plate 18 also carry between them a number of held by suitable means pressure sensitive organs, such as bellows 28, 30, 32 and 34, in the same Distances are arranged on the plates 14 and 18, the bellows 28 diametrically opposite the bellows 32 and the bellows 30 is diametrically opposite the bellows 34. the respective bellows 28, 30, 32 and 34 are axially to the corresponding bellows 20, 22, 24 and 26 aligned.

Ferner sind Mittel vorgesehen, um auf die druckempfindlichen Organe Drücke einwirken zu lassen, um Kräftepaare zu erzeugen, die die Schwebeplatte 18 um rechtwinklig zueinander stehende Achsen zu drehen versuchen. Ein Rohr 36 kommuniziert mit dem Inneren des Balgs 20 durch die Platte 12 hindurch. Ein T-Stück 38 verbindet das Rohr 36 mit einem Rohr 40. Ein T-Rohr 42 verbindet das Rohr 40 mit einem Rohr 44, das an eine geeignete Druckquelle für ein Druckmedium mit dem gegebenen ersten Druck P0 angeschlossen ist. Means are also provided to act on the pressure-sensitive organs To allow pressures to act in order to generate pairs of forces which the levitation plate 18 try to rotate axes at right angles to each other. A pipe 36 communicates with the interior of the bellows 20 through the plate 12. A tee 38 connects the pipe 36 with a pipe 40. A T-pipe 42 connects the pipe 40 with a pipe 44, which is connected to a suitable pressure source for a print medium with the given first Pressure P0 is connected.

Ein T-Rohr 46 verbindet das Rohr 44 mit einem Rohr48, das mit dem Inneren des Balgs 32 durch die untere Festplatte 14 hindurch kommuniziert. Aus der soeben beschriebenen Anordnung ergibt sich, daß bei der Gleichheit der mit A bezeichneten wirksamen Querschnittsflächen der Bälge 20 und 32 die Bälge 20 und 32 Kräfte zur Wirkung bringen, die beide gleich P0A sind, und zwar auf entgegengesetzten Stirnflächen der Schwebe-Platte 18 an einander diametral gegenüberliegenden Stellen der Platte. Auf irgendeine geeignete Weise wird im wesentlichen ein Vakuum in den Bälgen 28 und 24 geschaffen, welche mit den Bälgen 20 und 32 fluchten.A T-tube 46 connects the tube 44 with a tube 48 which is connected to the The interior of the bellows 32 communicates through the lower hard drive 14. From the The arrangement just described shows that when the A is identical effective cross-sectional areas of the bellows 20 and 32 the bellows 20 and 32 forces Bring effect, both of which are equal to P0A, on opposite faces the floating plate 18 at diametrically opposite locations on the plate. In some suitable manner, a vacuum is created in the bellows 28 and 24 are created, which are aligned with the bellows 20 and 32.

Die von dem vorgenannten Satz von Bälgen, zu dem die Bälge 20, 24, 28 und 32 gehören, ausgehenden Wirkungen resultieren in einem Kräftepaar, das die Schwebeplatte 18 um eine Achse zu drehen versucht, die in der Ebene der Platte 18 liegt und rechtwinklig zu einer Linie angeordnet ist, die die gemeinsame Achse der Bälge 24 und 32 und die gemeinsame Achse der Bälge 20 und 28 schneidet. Das Drehmoment dieses Kräftepaares ist PoA d, wobei d der Durchmesser eines Kreises ist, der durch die Achsen aller Bälge geht, welche symmetrisch auf einem Kreis vom Durchmesser d angeordnet sind.Those of the aforementioned set of bellows, to which the bellows 20, 24, 28 and 32 belong, outgoing effects result in a couple of forces that the Attempts to rotate the floating plate 18 about an axis which is in the plane of the plate 18 and is perpendicular to a line that is the common axis of the Bellows 24 and 32 and the common axis of the bellows 20 and 28 intersects. The torque of this pair of forces is PoA d, where d is the diameter of a circle passing through the axes of all the bellows goes, which is symmetrical on a circle of diameter d are arranged.

Ein Rohr 50, das mit dem Rohr 40 durch das T-Stück 38 kommuniziert, durchdringt die obere Festplatte 12 und kommuniziert mit dem Inneren des Balgs 26. Ein durch das T-Stück 46 mit dem Rohr 44 verbundenes Rohr 52 durchdringt die untere Festplatte 14 und kommuniziert mit dem Inneren des Balgs 30. Über die Rohre 50 und 52 wird ein Druckmedium vom Druck P0 dem Inneren der jeweiligen Bälge 26 und 30 zugeführt. A pipe 50 communicating with pipe 40 through T-piece 38, penetrates the upper hard drive 12 and communicates with the interior of the bellows 26. A pipe 52 connected to pipe 44 by T-piece 46 penetrates the lower one Disk 14 and communicates with the interior of the bellows 30. Via tubes 50 and 52, a pressure medium of pressure P0 becomes the inside of the bellows 26 and 30, respectively fed.

Die Bälge 26 und 30 sind so angeordnet, daß sie die auftretenden, die Größe P0 A aufweisenden Kräfte auf einander entgegengesetzte Stirnflächen der Schwebeplatte 18 an einander entgegengesetzt gegenüberliegenden Stellen der Platte einwirken lassen, wobei A die wirksame Querschnittsfläche der Bälge 26 und 30 ist, die untereinander gleich und gleich den entsprechenden Querschnittsflächen der Bälge 20 und 32 sind. Ein Rohr 54 durchdringt die obere Festplatte 12 und kommuniziert mit dem Inneren des Balgs 22. Ein T-Stück56 verbindet das Rohr 54 mit einem Rohr58, das an ein Medium mit einem zweiten Druck P, angeschlossen ist.The bellows 26 and 30 are arranged so that they the size P0 A having forces on opposite end faces of the Floating plate 18 at opposite locations on the plate let act, where A is the effective cross-sectional area of the bellows 26 and 30, which are equal to each other and equal to the corresponding cross-sectional areas of the bellows 20 and 32 are. A tube 54 penetrates the upper hard drive 12 and communicates with the interior of the bellows 22. A T-piece56 connects the pipe 54 with a pipe58, which is connected to a medium with a second pressure P.

Ein Rohr 60, das durch das T-Stück 56 mit dem Rohr 58 verbunden ist, durchdringt die untere Tragplatte 14 und kommuniziert mit dem Inneren des Balgs 34. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die entsprechenden Bälge 22 und 34 mit den entsprechenden Bälgen 30 und 26 fluchten. Die Bälge 22 und 34 bringen entsprechende -Kräfte von der Größe P,A auf die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Platte 18 an einander diametral entgegengesetzten Stellen auf der Platte zur Wirkung, wobei A jeweils die wirksame Querschnittsfläche der Bälge 22 und 34 ist, deren Querschnittsfläche also gleich der der anderen Bälge ist.A pipe 60 connected to pipe 58 by T-piece 56, penetrates the lower support plate 14 and communicates with the interior of the bellows 34. It should be noted at this point that the corresponding bellows 22 and 34 align with the corresponding bellows 30 and 26. Bring the bellows 22 and 34 corresponding forces of size P, A on the opposite end faces the plate 18 at diametrically opposite locations on the plate for Effect, where A is the effective cross-sectional area of the bellows 22 and 34, whose cross-sectional area is therefore equal to that of the other bellows.

Die von diesem vorgenannten Satz von Bälgen 22, 26, 30 und 34 auf die Platte 18 ausgeübte Wirkung ergibt ein Kräftepaar, das die Platte 18 um eine Achse zu drehen versucht, die in der Ebene der Platte 18 liegt und sich rechtwinklig zu einer Linie erstreckt, die die gemeinsame Achse der Bälge 22 und 30 und die gemeinsame Achse der Bälge 26 und 34 schneidet. Das Drehmoment dieses Kräftepaares ist (P1 - P0) A d, wobei d der Durchmesser des Kreises ist, der durch die Achsen aller Bälge geht.The from this aforementioned set of bellows 22, 26, 30 and 34 on the plate 18 exerted effect results in a couple of forces that the plate 18 by one Tries to rotate the axis which lies in the plane of the plate 18 and is at right angles extends to a line which is the common axis of the bellows 22 and 30 and the common The axis of the bellows 26 and 34 intersects. The torque of this pair of forces is (P1 - P0) A d, where d is the diameter of the circle passing through the axes of all bellows goes.

Aus der bisher beschriebenen Anordnung erhellt, daß das Kräftepaar im Zusammenhang mit dem Bälge satz 20, 24, 28 und 32 in einer Ebene wirkt, die rechtwinklig zu der Ebene steht, in der das aus dem Bälgesatz 22, 26, 30 und 34 resultierende Kräftepaar wirkt. In der Fig. 2 ist ein Kräftediagramm der Kräfte dargestellt, die auf die Schwebeplatte 18 einwirken. Das Kräftepaar, das durch die Einwirkung des Drucks P0 auf den Ring 18 über die Bälge 20 und 32 entsteht, sei durch einen Vektor T1 in einer Ebene dargestellt, die rechtwinklig zu der Ebene steht, in der das Kräftepaar P0 A wirksam ist. Ebenso sei das Kräftepaar, das durch die Einwirkung des Drucks P0 und des Drucks P, über die Bälge 22, 26, 30 und 34 auf die Schwebeplatte 18 entsteht, durch einen Vektor T2 in einer Ebene dargestellt, die rechtwinklig zu der Ebene liegt, in der das Kräftepaar (P, - P0) A wirkt. Es ergibt sich also, daß die beiden Balgsätze je ein Kräftepaar ergeben, die in rechtwinklig zueinander stehenden Ebenen wirksam sind. From the arrangement described so far it is evident that the force couple in connection with the bellows set 20, 24, 28 and 32 acts in a plane which is at right angles stands to the plane in which the resulting from the bellows set 22, 26, 30 and 34 The couple works. In Fig. 2 is a force diagram of the forces is shown act on the floating plate 18. The couple of forces created by the action of the The pressure P0 on the ring 18 via the bellows 20 and 32 is assumed to be a vector T1 shown in a plane which is at right angles to the plane in which the couple of forces P0 A is effective. Likewise, let the couple of forces be created by the action of the pressure P0 and the pressure P, via the bellows 22, 26, 30 and 34 on the floating plate 18, represented by a vector T2 in a plane that is perpendicular to the plane in which the force couple (P, - P0) A acts. So it turns out that the two Bellows assemblies each result in a pair of forces in planes that are at right angles to one another are effective.

Diese Kräftepaare können vektoriell durch ein Vektorpaar T, und T dargestellt werden, die rechtwinklig zueinander sind (vgl. hierzu das Vektordiagramm nach Fig. 3).These pairs of forces can be vectorially represented by a pair of vectors T, and T that are at right angles to each other (see the vector diagram according to Fig. 3).

Diese beiden Kräftepaare erzeugen ein resultierendes Kräftepaar, das durch den Vektor TR dargestellt ist, der mit dem Vektor T, einen Winkel bildet. Dieses resultierende Kräftepaar hat ein Drehmoment FR d und wirkt in einer Ebene, die rechtwinklig zu TR steht. These two pairs of forces create a resulting pair of forces, which is represented by the vector TR which forms an angle with the vector T i. This resulting pair of forces has a torque FR d and acts in a plane, which is perpendicular to TR.

Da TR mit T1 einen Winkel 1y bildet, wirkt das resultierende, durch den Vektor TR dargestellte Kräftepaar in einer Ebene, die mit der Ebene des Kräftepaares P0A einen Winkel bildet. Aus dem Vektordiagramm läßt sich dieser Winkel leicht bestimmen als S = tang-l (PlToAPo}ACt tang-l pl 1. (1) Po -Aus dieser Gleichung (t) läßt sich entnehmen, daß der durch die Ebene, in der das resultierende Kräftepaar wirksam ist, und durch die Ebene, in der das Kräftepaar PoA wirkt, gebildete Winkel eine Funktion des Verhältnisses von Druck P, zu Druck P0 ist.Since TR forms an angle 1y with T1, the resulting works through the pair of forces represented by the vector TR in a plane that coincides with the plane of the pair of forces P0A forms an angle. This angle can easily be determined from the vector diagram as S = tang-l (PlToAPo} ACt tang-l pl 1. (1) Po - From this equation (t) can be infer that the by the plane in which the resulting couple of forces is effective is, and an angle formed by the plane in which the couple PoA acts Function of the ratio of pressure P, to pressure P0.

Ferner sind Mittel vorgesehen, um ein das Gleichgewicht herstellendes Kräftepaar, das durch den Vektor Tg dargestellt ist, einwirken zu lassen, wodurch das resultierende Drehmoment ausgeglichen und so eine Messung des Verhältnisses von Druck P, zu Druck P0 ermöglicht wird. Das das Gleichgewicht herstellende Kräftepaar ist von gleicher Größe und entgegengesetzter Richtung wie das resultierende Kräftepaar, weist ein Drehmoment FB d' auf und ist in einer Ebene wirksam, die einen Winkels mit der Ebene bildet, in der das Kräftepaar P0A wirkt. Diese Gleichgewichtsherstellung soll nun an Hand der Fig. 1 erläutert werden. Means are also provided to establish the equilibrium To allow the couple of forces, which is represented by the vector Tg, to act, as a result of which the resulting torque is balanced out and so a measurement of the ratio from pressure P to pressure P0 is enabled. The balance of forces is of the same size and opposite direction as the resulting couple of forces, has a torque FB d 'and is effective in one plane, the forms an angle with the plane in which the pair of forces P0A acts. This establishment of equilibrium will now be explained with reference to FIG.

Mit 62 und 64 ist ein Paar von mit Kugellagern versehenen Gelenken bezeichnet, die von den entsprechenden Armen 66 und 68 eines ein Mittelstück 70 aufweisenden U-förmigen Gliedes gehalten sind. Das Gelenk 62 ist zwischen der Unterseite der Schwebeplatte 18 und der Oberkante eines Lagerfiansches 72 angeordnet, der an der unteren Festplatte 14 vorgesehen ist. Das Gelenk 64 ist zwischen der Oberseite der Schwebeplatte 18 und der Unterkante eines nach unten gerichteten Lagerflansches 74 angeordnet, der an der oberen Festplatte 12 angebracht ist. Die Gelenke 62 und 64 sind an der Schwebeplatte 18 an entgegengesetzten Stirnflächen, und zwar an einander im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Punkten vorgesehen. Diese Gelenke 62 und 64 werden nun durch weiter unten beschriebene Mittel in eine Stellung bewegt, in der auf die Schwebeplatte 18 ein Ausgleichskräftepaar einwirkt, das gleich groß und von entgegengesetzter Richtung wie das durch die Bälge erzeugte Kräftepaar ist. An der Schwebeplatte 18 ist ein Arm 76 befestigt, der aus Isoliermaterial hergestellt ist. Der Arm 76 trägt einen Stift 78, der auf ein Paar entsprechender Kontaktfedern 80 und 82 einwirkt, die aus geeignetem leitfähigem Material, wie Kupfer oder einer Kupferlegierung, hergestellt sind. Ein aus Isoliermaterial bestehender Block 84 hält die Kontaktfedern 80 und 82 in räumlichem Abstand zueinander. Eine Leitung 86 verbindet das gemeinsame Mittelstück 88 der Kontaktfedern 80 und 82 mit einem Pol 90 einer Stromquelle. Die Kontaktfeder 80 trägt ein Kontaktstück 92, das mit einem auf einem leitenden Arm 96 befestigten Kontaktstück94 zusammenwirkt, das durch einen aus Isoliermaterial bestehenden Block 98 im Abstand von der Kontaktfeder 80 gehalten wird. Die Kontaktfeder 82 trägt ein Kontaktstück 100, das mit einem auf einem leitenden Arm 104 befestigten Kontaktstück 102 zusammenwirkt, das durch einen Block 106 aus Isoliermaterial im Abstand vom Kontakt 100 gehalten wird.At 62 and 64 is a pair of ball bearing joints denotes, which of the corresponding arms 66 and 68 of a center piece 70 having U-shaped member are held. The hinge 62 is between the bottom the floating plate 18 and the upper edge of a bearing flange 72 arranged on the lower hard disk 14 is provided. The hinge 64 is between the top the floating plate 18 and the lower edge of a downwardly directed bearing flange 74, which is attached to the upper hard disk 12. The joints 62 and 64 are on the floating plate 18 on opposite end faces, namely on each other substantially diametrically opposed points are provided. These joints 62 and 64 are now moved by means described below to a position in which a balancing force couple acts on the floating plate 18, which are of equal size and from the opposite direction as the couple of forces generated by the bellows. An arm 76 made of insulating material is attached to the floating plate 18 is. The arm 76 carries a pin 78 which is on a pair of corresponding contact springs 80 and 82 acts, which are made of suitable conductive material, such as copper or a Copper alloy. A block 84 made of insulating material holds the contact springs 80 and 82 at a spatial distance from one another. One line 86 connects the common center piece 88 of the contact springs 80 and 82 with one Pole 90 of a power source. The contact spring 80 carries a contact piece 92, which with a contact piece 94 fastened on a conductive arm 96 cooperates, through which a block 98 made of insulating material at a distance from the contact spring 80 is held. The contact spring 82 carries a contact piece 100 with a a conductive arm 104 attached contact piece 102 cooperates, which by a Block 106 of insulating material is held at a distance from contact 100.

Entsprechende Leitungen 108 und 110 verbinden die Arme 96 und 104 mit einem Paar Anschlußstellen eines Servomotors 112. Ein Leiter 114 verbindet die neutrale Klemme des Motors 112 mit Erde. Sobald das durch die Bälge entstehende Kräftepaar die Platte 18 in einer Richtung dreht, durch die der Arm 76 nach Fig. 1 angehoben wird, berührt das Kontaktstück 92 das Kontaktstück 94 und schließt den Stromkreis des Motors 112, so daß die Gelenke 62 und 64 sich, wie noch weiter unten beschrieben, in einer bestimmten Richtung zum Ausgleich des resultierenden Momentes drehen. Wenn das aus den Bälgen resultierende Moment die Platte 18 so dreht, daß der Arm 76 gemäß Fig. 1 nach unten bewegt wird, so berührt das Kontaktstück 100 das Kontaktstück 102 und schließt den Stromkreis des Motors 112, so daß die Gelenke 62 und 64 in einer solchen Richtung gedreht werden, daß das resultierende Kräftepaar ausgeglichen wird. Zwischen den Leitern 108 und 110 ist ein Funkenlöscher in Reihe geschaltet, der aus einem Kondensator 116 und einem Widerstand 118 besteht, um die Funkenbildung beim Schließen oder Öffnen zwischen den Kontaktstücken 92, 94 und den Kontaktstücken 100, 102 zu verringern.Corresponding lines 108 and 110 connect arms 96 and 104 to a pair of terminals of a servo motor 112. A conductor 114 connects the neutral terminal of motor 112 to earth. As soon as the result of the bellows Couple of forces rotates the plate 18 in a direction through which the arm 76 according to Fig. 1 is raised, the contact piece 92 touches the contact piece 94 and closes the Circuit of the motor 112 so that the joints 62 and 64 are, as below described, in a certain direction to compensate for the resulting moment turn. When the torque resulting from the bellows rotates the plate 18 so that the arm 76 is moved downwards according to FIG. 1, the contact piece 100 is in contact the contact piece 102 and closes the circuit of the motor 112, so that the joints 62 and 64 are rotated in such a direction that the resulting couple of forces is balanced. A spark extinguisher is in series between conductors 108 and 110 connected, which consists of a capacitor 116 and a resistor 118 to the Sparking when closing or opening between the contact pieces 92, 94 and to reduce the contact pieces 100, 102.

Der Motor 112 besitzt eine Antriebswelle 120, auf der ein Zahnrad 122 befestigt ist. Das Zahnrad 122 kämmt mit einem Zahnrad 124, das auf einer Welle 126 sitzt. The motor 112 has a drive shaft 120 on which a gearwheel 122 is attached. The gear 122 meshes with a gear 124 which is on a shaft 126 seated.

Auf der Welle 126 ist ein unrundes Zahnrad 128 befestigt, das mit einem unrunden Zahnrad 130 kämmt, das auf einer Welle 132 befestigt ist. Das Mittelstück 70, welches die die Gelenke haltenden Arme 66 und 68 trägt, ist an der Welle 132 befestigt, so daß sich bei Drehung der Welle 132 die Gelenke62 und 64 bewegen. Laut Gleichung (1) ist nun der Tangens des Winkels qy zwischen der Ebene, in welcher das durch die Bälge entstehende Kräftepaar wirkt, und derjenigen Ebene, in der das Kräftepaar P0A wirkt, proportional zu - 1. Die Po unrunden Zahnräder 128 und 130 erhalten nun eine Form, durch die eine Tangensfunktion erzeugt wird.On the shaft 126 a non-circular gear 128 is attached, which with meshes with a non-circular gear 130 which is mounted on a shaft 132. The middle piece 70, which carries the joint holding arms 66 and 68, is on of shaft 132 so that when shaft 132 rotates, joints 62 and 64 move. According to Equation (1) is now the tangent of the angle qy between the plane in which the force couple created by the bellows is effective, and the level in which the Forces P0A act proportionally to - 1. The Po non-circular gears 128 and 130 are now given a shape that creates a tangent function.

Mit anderen Worten, eine bestimmte Drehung der Welle 126 ergibt eine Drehung der Welle 132 um einen Winkel, dessen Tangens dem Schwenkwinkel der Welle126 proportional ist. Wenn also die Welle 132 zur Erreichung des Gleichgewichts um einen Winkel yJ rotiert, so ist die Größe der Drehung der Welle 126 proportional 1. 1. Es ist leicht zu ersehen, daß die Größe der Po Drehung der Servomotorwelle 120, die diese Umdrehung der Welle 126 hervorruft, dem Druckverhältnis P1 zu P0 direkt proportional ist. Sobald die Welle 132 um den Winkel go rotiert, bewegt sie die Gelenke 62 und 64, um das durch die Bälge erzeugte resultierende Kräftepaar auszugleichen und die Schwebeplatte 18 in eine neutrale Stellung zurückkehren zu lassen, bei der weder die-Kontaktstücke 92 und 94, noch die Kontaktstücke 100 und 102 einander berühren.In other words, a certain rotation of the shaft 126 results in one Rotation of the shaft 132 by an angle whose tangent is the pivot angle of the shaft 126 is proportional. So if the shaft 132 to achieve equilibrium by one If the angle yJ rotates, the amount of rotation of the shaft 126 is proportional to 1. 1. It is easy to see that the amount of Po rotation of the servo motor shaft 120, which causes this rotation of the shaft 126, the pressure ratio P1 to P0 directly is proportional. As soon as the shaft 132 rotates by the angle go, it moves the Joints 62 and 64 to balance the resulting couple of forces created by the bellows and to return the floating plate 18 to a neutral position in which neither the contact pieces 92 and 94 nor the contact pieces 100 and 102 touch one another.

Aus Gründen der Einfachheit ist angenommen, daß jeder der Bälge der Vorrichtung die gleiche wirksame Querschnittsfläche A und gleiche Momentenarme d hat. For the sake of simplicity, it is assumed that each of the bellows is the Device has the same effective cross-sectional area A and the same moment arms d Has.

Doch kann die Vorrichtung auch derart sein, daß durch Wahl entsprechender Werte der wirksamen Balgquerschnittsfläche und der Momentenarme eine solche Größe wie beispielsweise die Machsche Zahl M gemessen werden kann. Die Werte können dabei so gewählt werden, daß sie die Konstante K in der Beziehung enthalten, wobei P2 der Wert eines Pitotrohrdrucks, P, der statische Druck und y das Verhältnis der spezifischen Wärme bei konstantem Druck zur spezifischen Wärme bei konstantem Volumen ist.However, the device can also be such that, by choosing appropriate values for the effective cross-sectional area of the bellows and the moment arms, a quantity such as Mach's number M can be measured. The values can be chosen so that they have the constant K in the relationship where P2 is the value of a pitot tube pressure, P is the static pressure and y is the ratio of the specific heat at constant pressure to the specific heat at constant volume.

Das Zahnrad 122 kämmt mit einem Zahnrad 134, das mit einem Zahnrad 136 im Eingriff ist, das auf einer Welle 138 eines Synchronsenders 140 befestigt ist. Da die Drehung des Zahnrades 134 dem Verhältnis des Drucks P, zum Druck P0 direkt proportional ist, so kann sie zur direkten Ablesung des Druckverhältnisses benutzt werden. So kann z. B. ein Zeiger 135, der auf der Welle des Zahnrades 134 angebracht ist und sich mit ihr dreht, mit einer Skala 137 zusammenwirken, die zum Ablesen des Druckverhältnisses geeicht ist. Wahlweise können auch Mittel vorgesehen werden, um ein elektrisches, dem Druckverhältnis proportionales Signal zu erzeugen. Dieses Signal kann dazu dienen, eine Anzeigevorrichtung zu erregen oder kann sonstwie verwendet werden. Die Drehung der Welle 138 ist gleichfalls proportional zum Verhältnis von P1 zu P0. Ein Leiter 142 verbindet einen Eingangsleiter 144 des Senders 140 mit einer Stromquelle, die die Anschlußleitung aufweist. Die Ausgangsleiter 146, 148 und 150 des Senders 140 werden mit irgendeinem geeigneten Empfänger oder einer Anzeigevorrichtung verbunden. Ein Leiterl52 verbindet den Leiter 150 mit Erde, um einen gemeinsamen Leiter für den Sender zu schaffen. Sobald die Welle 120 zum Ausgleich des Systems rotiert, dreht sich auch die Welle 138, und die mit dem Synchronsender 140 zusammenwirkende Anzeigevorrichtung oder eine sonstige Vorrichtung wird proportional zur Größe des Verhältnisses von po zu P0 betätigt. The gear 122 meshes with a gear 134 with a gear 136 is engaged, which is mounted on a shaft 138 of a synchronous transmitter 140 is. Since the rotation of the gear 134 corresponds to the ratio of the pressure P, to the pressure P0 is directly proportional, it can be used for direct reading of the pressure ratio to be used. So z. B. a pointer 135, which is on the shaft of the gear 134 is attached and rotates with her, cooperate with a scale 137, which for Reading of the pressure ratio is calibrated. Optionally, funds can also be provided to generate an electrical signal proportional to the pressure ratio. This signal can be used to energize a display device or otherwise be used. The rotation of shaft 138 is also proportional to the ratio from P1 to P0. A conductor 142 connects an input conductor 144 of the transmitter 140 with a power source which has the connection line. The output conductors 146, 148 and 150 of transmitter 140 are connected to any suitable receiver or Display device connected. A conductor 152 connects conductor 150 to ground to to create a common leader for the broadcaster. Once the shaft 120 to compensate of the system rotates, shaft 138 also rotates, and so does the one with the sync transmitter 140 cooperating display device or other contraption is operated proportionally to the magnitude of the ratio of po to P0.

Der Abstand d' zwischen den Angriffspunkten der Gelenke 62 und 64 ist größer als der Abstand zwischen den Angriffspunkten der Kräfte, wie sie in den Paaren einander diametral gegenüberliegender Bälge erzeugt werden. Demzufolge braucht an den Drehzapfen nur eine verhältnismäßig kleine Kraft ausgeübt zu werden, um das aus den Bälgen resultierende Kräftepaar auszugleichen, wodurch die Lebensdauer der Gelenke erhöht wird. The distance d 'between the points of application of the joints 62 and 64 is greater than the distance between the points of application of the forces as they are in the Pairs of diametrically opposite bellows are generated. As a result, needs only a relatively small force to be exerted on the pivot pins in order to achieve the Balance the couple of forces resulting from the bellows, thereby increasing the service life of the Joints is increased.

Nachdem nun dargelegt ist, daß die Vorrichtung geeignet ist, das Verhältnis zweier Drücke zu bestimmen, ist es offenbar, daß die Schwebeplattenanordnung ebensowohl dazu verwendet werden kann, das Verhältnis zwischen beliebigen Kräftepaaren zu bestimmen. Um dies durchzuführen, werden die Bälge durch irgendwelche anderen Mittel ersetzt, auf die Kräfte einwirken. Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird dann genau gleich, wie oben beschrieben. Es ist leicht einzusehen, daß bei Gleichgewicht die Schwebeplatte 18 stets die Stellung einnehmen wird, bei der der Arm 76 weder die Kontaktstücke 92 und 94 noch die Kontaktstücke 100 und 102 schließt. Mit anderen Worten, die Vorrichtung ist bei Gleichgewicht symmetrisch angeordnet, woraus sich ergibt, daß die erzielte Anzeige keinen Stellungsfehler enthält. Da die Bälge des Systems praktisch trägheitsfrei sind, kann die Wirkung der Hysterese in den Bälgen vernachlässigt werden. Die Verwendung von einander gegenüberliegenden Bälgen ermöglicht, die Druckvolumina für die Erzielung einer Anzeige klein zu halten. Now that it has been stated that the device is suitable that To determine the ratio of two pressures, it is evident that the floating plate arrangement can just as well be used to determine the relationship between any pairs of forces to determine. To do this, the bellows are replaced by some other Replaced means on which forces act. The operation of the device is then exactly the same as described above. It is easy to see that at equilibrium the floating plate 18 will always assume the position in which the arm 76 neither the contact pieces 92 and 94 nor the contact pieces 100 and 102 closes. With others In other words, the device is arranged symmetrically at equilibrium, which shows shows that the display obtained does not contain a positional error. Since the bellows of the Systems are practically inertia-free, the effect of the hysteresis in the bellows be ignored. The use of opposing bellows enables to keep the print volumes small for achieving a display.

Infolgedessen spricht die erfindungsgemäße Vorrichtung schnell an, da nur kleine Druckänderungen erforderlich sind, um das System außer Gleichgewicht zu setzen.As a result, the device according to the invention responds quickly, since only small changes in pressure are required to unbalance the system to put.

Des weiteren sind die Medien, deren Druckverhältnis bestimmt werden soll, innerhalb der Bälge vorhanden, um so die Möglichkeit eines Ausströmens zu verringern.Furthermore, there are the media whose pressure ratio is determined should be present within the bellows so as to increase the possibility of leakage to decrease.

PATENTANSPRSCHE; 1. Gerät zum Messen des Verhältnisses zwischen einer ersten und einer zweiten Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorzugsweise plattenförmiges, bewegliches Meßorgan vorgesehen ist, das ein der ersten Kraft proportionales Kräftepaar um eine erste Achse und ein zweites, der zweiten Kraft proportionales Kräftepaar um eine zweite, zur ersten Achse unter einem vorzugsweise rechten Winkel angeordnete Achse zu drehen versucht, derart, daß ein aus beiden Kräftepaaren resultierendes Kräftepaar entsteht, das das Meßorgan zu bewegen versucht, und daß auf das Meßorgan ein drittes Kräftepaar über ein bewegliches Ausgleichsorgan einwirkt, das sich so bewegt, daß durch das dritte Kräftepaar das resultierende Kräftepaar ausgeglichen wird. PATENT CLAIMS; 1. Device for measuring the ratio between a first and a second force, characterized in that a preferably plate-shaped, movable measuring element is provided, which is a pair of forces proportional to the first force around a first axis and a second pair of forces proportional to the second force around a second, preferably arranged at right angles to the first axis Tried to rotate the axis in such a way that one resulting from both pairs of forces A couple of forces is created that tries to move the measuring element, and that on the measuring element a third couple of forces acts via a movable compensating organ, which is so emotional, that the resulting couple of forces is balanced by the third couple of forces will.

Claims

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that display means on the compensating member to indicate the movement of the plate or the compensating member are intended as a measure of the balance of power.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that one Means is provided which sends an electrical signal corresponding to the movement generated by the plate or the compensating member.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that to transmit the first pair of forces on the measuring element two pairs of bellows are provided, each of which has a matching pair on the opposite one Sides and diametrically opposite points of the measuring element is arranged, wherein the first pressure is applied to one pair of bellows and a negative pressure in the other pair of bellows is produced.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that to transfer the second pair of forces to the measuring element, two pairs of bellows are provided, each of which has a matching pair on opposite sides and diametrically opposite points of the measuring member is arranged, one The first pressure is applied to the pair of bellows and the second pressure to the second pair of bellows.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the compensating member on opposite sides and diametrically opposite Place the measuring element is hinged to the measuring element with the help of joints which attacks the third couple of forces on the measuring organ.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the compensation organ via an electrical drive element, for example an electric motor, driven is, the control means actuated by the measuring element in one or the other direction of movement is switchable and at the same time the balancing element according to the required balancing force, d. H. the third couple, moved.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the control means Have contact pairs, each by the corresponding movement of the measuring element getting closed.

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that that for the movement of the compensating member via the electrical drive member cam means are provided, for example in such a way that the movement of the driving member is direct is proportional to the ratio of the two forces.