DE102008000318A1

DE102008000318A1 - Manometer mit Zeigerkontakt

Info

Publication number: DE102008000318A1
Application number: DE200810000318
Authority: DE
Inventors: Roland Hofmann; Rolf Kaufmann; Burkhard Meisenzahl
Original assignee: WIKA Alexander Wiegand SE and Co KG
Current assignee: WIKA Alexander Wiegand SE and Co KG
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2009-08-20
Also published as: WO2009100993A3; WO2009100993A2

Abstract

Die Erfindung zeigt ein elektrifiziertes Zeigerinstrument mit einem Zeigerwerk, das einen Zeiger, ein Zifferblatt zur optischen Anzeige eines Messwerts und einen von dem Zeigerwerk entsprechend der Zeigerbewegung verstellbaren elektrischen Kontakt aufweist, der durch Anlage mit bzw. wahlweise durch Stellung relativ zu einem Gegenkontakt in einem Stromkreis einen Strom einstellt, der die Zeigerstellung wiedergibt, wobei das Zifferblatt ein Abschnitt des Stromkreises ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrifiziertes Zeigerinstrument, genauer gesagt auf ein Zeigerinstrument, bei dem ein Messwert des Zeigers elektrisch ausgegeben wird.
STAND DER TECHNIK
In der deutschen Patentschrift DE 211 666 4 ist eine Kontaktvorrichtung für Messeinrichtungen gezeigt, die eine kontaktlose Erfassung eines Messwerts durch einen an einen bewegbaren Zeiger gekoppelten Messgeber und einen einstellbaren Steuerkopf beschreibt. Dabei wird der Steuerkopf vor der Messung auf eine gewünschte Position, d. h. einen gewünschten Messwert festgesetzt. Beim Durchtritt des Messgebers durch den Steuerkopf wird ein dem Messwert entsprechendes Signal ausgelöst.
Ein anderes Beispiel für eine Kontaktvorrichtung für Analogzeigevorrichtungen ist in der Europäischen Patentschrift EP 0 892 414 B1 beschrieben, bei der eine biegeelastische Kontaktfahne durch den Zeiger der Kontaktvorrichtung bei einer Zeigerbewegung mitbewegt wird, bis die Kontaktfahne mit einem ortsfesten Kontakt an einer vorbestimmten Stelle in Berührung kommt und an diesem anliegt. Die Kontaktfahne bleibt durch ihre Elastizität an dem ortsfesten Kontakt liegen, während sich der Zeiger weiter bewegen kann.
In beiden oben genannten Patentschriften wird nur ein AN-AUS-Kontakt zwischen dem Zeiger und einem vor der Messung festgelegten Messpunkt ausgegeben. Der Zeiger und der Kontaktpunkt sind außerdem jeweils separat mit der elektrischen Ausgabevorrichtung verkabelt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Manometer mit einem elektrifizierten Zeigerinstrument bereitzustellen, das einfach und preiswert herstellbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zeigerinstrument mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung weist das elektrifizierte Zeigerinstrument ein Zeigerwerk auf, in dem ein Zeiger, ein Zifferblatt zur optischen Anzeige eines Messwerts und ein von dem Zeigerwerk entsprechend der Zeigerbewegung verstellbarer elektrischer Kontakt aufgenommen sind. Der verstellbare elektrische Kontakt stellt durch Anlage mit und wahlweise durch Stellung relativ zu einem Gegenkontakt in einem Stromkreis einen Strom ein, der die Zeigerstellung wiedergibt. Das Zifferblatt dient bei diesem Zeigerinstrument als ein Abschnitt des Stromkreises.
Vorzugsweise weist das Zifferblatt des Zeigerinstruments wenigstens eine Leiterbahn auf, die auf das Zifferblatt aufgebracht und mit diesem fest verbunden ist. Beispielsweise kann die Leiterbahn auf das Zifferblatt aufgedruckt oder aufgeklebt sein. Die Leiterbahn kann des Weiteren eine Widerstandsbahn sein, deren elektrischer Widerstand sich entlang ihres Verlaufs verändert. Es ist ebenfalls denkbar, dass zwei Widerstandsbahnen nebeneinander auf dem Zifferblatt angeordnet sind. Der verstellbare elektrische Kontakt kann in diesem Fall ein an dem Zeiger angebrachter Kontaktschleifer sein, der mit den beiden Widerstandsbahnen gleichzeitig in Kontakt steht und diese miteinander verbindet (kurzschließt), wobei sich der Gesamtwiderstand des Stromkreises entsprechend der Zeigerbewegung bzw. entsprechend der Kontaktschleiferbewegung verändert. Bei einer Anordnung von zwei Widerstandsbahnen kann sich durch den Kontakt des Kontaktschleifers mit beiden Bahnen eine Reihenschaltung der Widerstände ergeben, wodurch sich der Gesamtwiderstand des Stromkreises entsprechend durch Addition der Einzelwiderstände ergibt.
Des Weiteren kann eine Anschlussbahn der Leiterbahn bzw. der Widerstandsbahn vorzugsweise mit einer Schicht bedeckt sein, wie z. B. einer Farbschicht oder dergleichen. Das bedeutet, dass nur die Leiterbahn für das bloße Auge sichtbar ist, während sich die Anschlussbahn unter einer Schicht befindet, die beispielsweise aufgesprüht, aufgedruckt oder aufgeklebt wird. Um einen geschlossenen Stromkreis auszubilden, stellt das Zeigerwerk in dieser Ausführung einen Abschnitt des Stromkreises dar, durch den Strom fließt.
Es ist darüber hinaus denkbar, dass der Gegenkontakt anstelle einer Leiterbahn einem auf das Zifferblatt aufgesetzten Kontaktreiter entspricht. Der Kontaktreiter kann hierbei auf den Außenumfang des Zifferblatts aufgesetzt sein und mit der Zifferblattrückseite in Anlagekontakt stehen. Der Kontaktreiter kann beispielsweise auf dem Zifferblatt verstellbar aufgesetzt sein, wobei Schleifkontakte zur Stromübertragung von dem Kontaktreiter auf das Zifferblatt vorgesehen sind. Der Kontaktreiter kann dabei beispielsweise an einer umfangsparallelen Nut angeordnet sein. Es ist auch denkbar, dass der Kontaktreiter an einem Außensteg, der von der Nut und dem Rand des Ziffernblatts begrenzt ist, festgemacht ist und diesen dabei umfasst. Als Schleifkontakte können elektrisch leitende Klemmen dienen, durch die der Kontaktreiter zudem auf dem Zifferblatt gehalten wird. Im Übrigen kann der Reiter auch scharfe Kanten oder Spitzen aufweisen, die sich in das Zifferblattmaterial eingraben und den Kontakt zu diesem herstellen. Auch Nieten ist möglich, wobei der Kontaktreiter dabei auf eine gewünschte Position an dem Außensteg festgelegt wird.
Der verstellbare elektrische Kontakt kann bei dieser Ausführung eine zeigerparallel angeordnete Kontaktzunge aufweisen, die mit einer um eine Zeigerwelle angeordnete Spiralfeder verbunden ist. Der Stromkreis wird in diesem Fall über die Kontaktzunge und die Spiralfeder als elektrische Kontaktierung auf das Zeigerwerk übertragen. Um einen elektrischen Kurzschluss zu vermeiden, ist das Zifferblatt gegenüber einem Prozessanschluss des zu messenden Prozesses, beispielsweise einem Anschlussrohr oder dergleichen, oder gegenüber einem Gehäuse des Zeigerinstruments elektrisch isoliert.
Der verstellbare elektrische Kontakt dient in dieser Ausführung in Verbindung mit dem Gegenkontakt als Öffner oder Schließer eines Stromkreises. In Zusammenhang mit einem zweiten Gegenkontakt ist der verstellbare elektrische Kontakt als MIN-MAX-Ferngeber denkbar, der einen vor der Messung einstellbaren Druckbereich überwacht und ein Verlassen des Druckbereichs signalisiert.
Ein ausgegebenes Signal bei dem elektrifizierten Zeigerinstrument der Erfindung wird in Form eines Spannungs- oder Stromausgangs durch eine geeignete integrierte Schaltung je nach Erfordernis aufbereitet. Eine Übermittlung des auszugebenden Signals findet durch einen digitalen Bus oder per Funkübertragung statt. Die Übermittlung wird in der Regel durch eine externe Spannungsversorgung realisiert, wobei auch eine autarke Batterie-Versorgung denkbar ist, die getrennt von der externen Spannungsversorgung funktioniert.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Gesichtspunkte ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische, teilweise explodierte Ansicht eines Rohrfeder-Manometers mit einem Zeigerinstrument gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht des Zeigerinstruments gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
3 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Das in der Explosionsansicht in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel zeigt ein herkömmliches Manometer 1 mit Rohrfeder, ein Zifferblatt 2 (nur teilweise dargestellt), ein Zeiger 3, ein Kontaktschleifer 4 und der dazugehörige Anschluss (Bus) 6. In einer zusammengebauten Weise sitzt das Zifferblatt 2 in dem Gehäuse 11 des Manometers 1, wobei eine Drehwelle 14 des Manometerwerks durch eine Bohrung in dem Zifferblatt 2 hervorsteht, und der Zeiger 3 mit dem darauf aufgeklemmten Kontaktschleifer 4 ist an der Drehwelle 14 montiert.
Auf dem elektrisch nichtleitenden Zifferblatt 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel eine Zifferskala (die Ziffern 0 bis 2 sind zu sehen) und zwei Leiterbahnen 21 und 22 aufgebracht, z. B. durch Kleben oder Aufdrucken. Die Bahnen 21 und 22 weisen jeweils einen Widerstand auf, der sich je nach Zeigerposition entlang der Bahnen 21 und 22 verändert. Die beiden Leiterbahnen 21 und 22 sind zueinander beabstandet und verlaufen in einer gebogenen Weise parallel zu der Zifferskala von dessen Beginn („0” bzw. Nullpunkt) bis zu dessen Ende. An dem unteren rechten Rand des Zifferblatts 2 ist die Anschlussstelle 5 für den Stromanschluss bzw. den Bus 6 vorgesehen.
Der genaue Aufbau des Zifferblatts 2 zusammen mit dem Zeiger 3 und dem Kontaktschleifer 4 ist in 2 besser ersichtlich. Wie durch eine gestrichelte Linie in 2 zu sehen ist, sind beide Leiterbahnen 21 und 22 jeweils durch eine verdeckte Anschlussbahn 23 bzw. 24 mit dem dazugehörigen Teilanschluss 51 bzw. 52 verbunden. Die Anschlussbahnen 23 und 24 sind durch die aufgebrachte Zifferskala verdeckt. Wie durch einen Pfeil in 2 zu sehen ist, wird der Kontaktschleifer 4 so an dem Zeiger 3 angebracht, dass Kontakttaster 41 des Kontaktschleifers 4 beide Leiterbahnen 21 und 22 berühren und bei einer Drehung des Zeigers 3 um die Drehwelle 14 mit diesen in Berührung verbleiben.
Ein angelegter Strom verläuft dabei von einem der Teilanschlüsse 51, 52 über eine der Anschlussbahnen 23, 24 zu der entsprechenden Leiterbahn 21, 22, weiter über den an dem Zeiger 3 angebrachten Kontaktschleifer 4 zurück über die andere der Leiterbahnen 21, 22 und die andere der Anschlussbahnen 23, 24 zu dem anderen der Teilanschlüsse 51, 52. Ein Widerstand der dadurch entstehenden Reihenschaltung der beiden Widerstände der Leiterbahnen 21 und 22 verändert sich dabei entsprechend der Position des Kontaktschleifers 4 bzw. des Zeigers 3. Der sich dadurch stetig ändernde Strom bzw. die sich stetig ändernde Spannung gilt als Indikator für die genaue Position des Zeigers 3. Dadurch kann ein Messwert der Zifferskala elektrisch abgelesen werden.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem, anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel, der elektrische Kontakt über eine Kontaktzunge 8, die mittels einer Spiralfeder um die Drehwelle 14 angeordnete ist, und einen auf den Außenumfang des in diesem Fall elektrisch leitenden Zifferblatts 2 aufgesetzten Kontaktreiter 7, der mit der Zifferblattrückseite über Schleifkontakte 71 in Anlagekontakt steht, bei Berührung dieser hergestellt wird. Der klammerartige Kontaktreiter 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel an einer umfangsparallelen Nut so angeordnet, dass seine beiden Enden bzw. Klemmen einen Außensteg umgreifen, der durch die Außenkante des Zifferblatts 2 und die darin ausgebildete Nut begrenzt ist. Für feste Werte kann der Kontaktreiter 7 auch geklemmt, vernietet oder auf andere Weise festgemacht und elektrisch angeschlossen werden.
Hier ist der Kontaktreiter 7 beliebig an der Nut einstellbar. Wenn sich der Zeiger 3 durch eine Bewegung der Rohrfeder in dem Manometer 1 um die Drehwelle 14 bewegt, bewegt sich die Kontaktzunge 8 mit diesem mit, bis sie an den Kontaktreiter 7 stößt. Da die Kontaktzunge 8 über eine Spiralfeder an der Drehwelle 14 befestigt ist, kann die Kontaktzunge 8 in Anlage an dem Kontaktreiter 7 verbleiben, ohne verbogen zu werden, während der Zeiger 3 eine weitergehende Drehbewegung ausführen kann.
Ein angelegter Strom fließt nur dann, wenn sich die Kontaktzunge 8 und der Kontaktreiter 7 berühren. In diesem Fall läuft der Strom über ein Zeigerwerk durch die Drehwelle 14 und die Kontaktzunge 8 zu dem Kontaktreiter 7 und weiter durch das Zifferblatt 2 über einen der Kontakte 9 zu dem Anschluss 10.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende ausführliche Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie kann in dem Umfang der nachfolgenden Ansprüche modifiziert werden.
Abgesehen von ihrer Verwendung in einem Manometer sind weitere andere Verwendungsmöglichkeiten für den vorhergehend beschriebenen Aufbau denkbar. Zum Beispiel kann das Zeigerinstrument in jeder anderen denkbaren analogen Messvorrichtung verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 2116664 [0002]
- EP 0892414 B1 [0003]

Claims

Elektrifiziertes Zeigerinstrument mit einem Zeigerwerk, das einen Zeiger (3), ein Zifferblatt (2) zur optischen Anzeige eines Messwerts und einen von dem Zeigerwerk entsprechend der Zeigerbewegung verstellbaren elektrischen Kontakt (4; 8) aufweist, der durch Anlage mit und wahlweise durch Stellung relativ zu einem Gegenkontakt (21, 22; 7) in einem Stromkreis einen Strom einstellt, der die Zeigerstellung wiedergibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Zifferblatt (2) ein Abschnitt des Stromkreises ist.
Zeigerinstrument nach Anspruch 1, wobei das Zifferblatt (2) wenigstens eine Leiterbahn (21, 22) hat.
Zeigerinstrument nach Anspruch 2, wobei die wenigstens eine Leiterbahn (21, 22) auf das Zifferblatt (2) aufgebracht und damit fest verbunden ist.
Zeigerinstrument nach Anspruch 2 oder 3, wobei wenigstens eine Leiterbahn (21, 22) eine Widerstandsbahn (21, 22) ist.
Zeigerinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der verstellbare elektrische Kontakt (4) ein an dem Zeiger (3) angebrachter Kontaktschleifer (4) ist.
Zeigerinstrument nach Anspruch 5, wobei der Kontaktschleifer (4) mit der wenigstens einen Widerstandsbahn (21, 22) in Kontakt steht, wobei sich der Gesamtwiderstand des Stromkreises entsprechend der Zeigerbewegung verändert.
Zeigerinstrument nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei eine Anschlussbahn (51, 52) der wenigstens einen Leiterbahn (21, 22) bzw. der wenigstens einen Widerstandsbahn (21, 22) mit einer Schicht bedeckt ist.
Zeigerinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zeigerwerk einen Abschnitt des Stromkreises bildet.
Zeigerinstrument nach Anspruch 1, wobei der Gegenkontakt an einem auf das Zifferblatt aufgesetzten Kontaktreiter (7) vorgesehen ist.
Zeigerinstrument nach Anspruch 9, wobei der Kontaktreiter (7) auf den Außenumfang des Zifferblatts (2) aufgesetzt ist und mit der Zifferblattrückseite in Anlagekontakt steht.
Zeigerinstrument nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Kontaktreiter (7) auf dem Zifferblatt (2) verstellbar aufgesetzt ist und Schleifkontakte (71) zum Anschluss an das Zifferblatt hat.
Zeigerinstrument nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Kontaktreiter (7) an einer umfangsparallelen Nut angeordnet ist.
Zeigerinstrument nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Kontaktreiter (7) mittels elektrisch leitender Klemmen auf das Zifferblatt (2) geklemmt ist.
Zeigerinstrument nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der verstellbare elektrische Kontakt (8) eine zeigerparallel angeordnete Kontaktzunge (8) hat, die eine eine Zeigerwelle (14) umgebende Spiralfeder aufweist, und die als elektrische Kontaktierung des Kontakts dient.
Zeigerinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Zifferblatt (2) zu einem Prozessanschluss (13) des zu messenden Prozesses oder zu einem Gehäuse (11) des Manometers elektrisch isoliert ist.
Zeigerinstrument nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei der verstellbare elektrische Kontakt (8) als Öffner oder Schließer oder im Zusammenhang mit dem ersten Gegenkontakt (7) und einem zweiten Gegenkontakt als MIN-MAX-Ferngeber einen Druckbereich überwacht und signalisiert.
Zeigerinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei ein ausgegebenes Signal als Spannungs- oder Stromausgang mittels einer geeigneten integrierten Schaltung aufbereitbar ist.
Zeigerinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei eine Übermittlung eines auszugebenden Signals mittels eines digitalen Busses oder per Funkübertragung durchgeführt wird, die auch getrennt von einer Spannungsversorgung durch eine Batterie-Versorgung autark aufrechterhalten werden kann.