DE1088272B - Beschleunigungsfuehlgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft auf eine Beschleunigung ansprechende Geräte und insbesondere eine andersartige Ausbildung des Beschleunigungsfühlgerätes nach dem deutschen Patent 1 043 675.

Bei einem derartigen Beschleunigungsfühlgerät sind zwei Elemente vorgesehen, von denen das eine am Rahmen des Gerätes befestigt ist und das andere zwar am Rahmen angebracht, aber gegenüber dem ersten bewegbar ist. Normalerweise werden diese beiden Elemente, von denen das eine ein Permanentmagnet ist, von einer stetig wirkenden Kraft auseinandergehalten, der die vom Permanentmagnet hervorgerufene Kopplungskraft zwischen den Elementen als Gegenkraft entgegenwirkt. Bei Auslösung durch eine gewisse Beschleunigung kann die Bewegung des beweglichen Elementes auf das feststehende zu von einem Anschlag am Rahmen, der mit dem beweglichen Element in Berührung kommt, an einer Stelle begrenzt werden, die einen gewissen Abstand vom festen Element hat, wobei die Gegenkraft größer als die stetig wirkende Kraft ist.

Während nach dem Hauptpatent die stetig wirkende Kraft von einer Spannvorrichtung hervorgebracht wird, wird für diese gemäß der Erfindung die Schwerkraft ausgenutzt.

Gemäß der Erfindung ist das bewegliche Element als Trägheitskörper frei schwenkbar gelagert und wird nur durch die Schwerkraft von d.em am Rahmen befestigten Element, das ein Permanentmagnet ist, weggezogen.. Außerdem ist der Anschlag, der die Bewegung des Trägheitskörpers auf den Magnet zu begrenzt, am Rahmen verstellbar angebracht, so daß der Beschleunigungswert festsetzbar ist, bei dem die magnetische Kopplung gelöst wird.

Ein Anwendungsbereich, für den die Geräte dieser Art von Nutzen sind, ist die Anzeige mechanischer Schwingungen oder Vibrationen. Wenn dieses Gerät mechanischen Schwingungen von genügender Stärke ausgesetzt ist, wird das Trägheitselement oder der Trägheitskörper derart beschleunigt, daß die Hemmwirkung der magnetischen Kopplung überwunden wird und es in eine andere Stellung gelangt. Die Bewegung des Trägheitselementes in diese andere Stellung kann zur Betätigung einer Anzeige- oder Abgleichschaltung benutzt werden, in der das Trägheitselement direkt oder indirekt elektrische Kontakte betätigt.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der ausführlichen Beschreibung der Figuren deutlich.

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein Gerät zu Beschleunigungsfühlgerät

Zusatz zum Patent 1 043 675

Anmelder:

Robertshaw-Fulton Controls Company,
Richmond, Va. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. I₁ Parkstr. 13

Edward Victor Hardway jun., Houston, Tex.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

sehen, das einen festen Rahmen oder eine Hülle 10 auf einer Grundplatte 12 aufweist. Die Grundplatte kann mit Flanschen 14 für eine feste Halterung der Hülle 10 am Rahmen einer Maschine oder einer Prüfvorrichtung (nicht gezeigt) versehen sein. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, enthält das Gehäuse 10 einen Raum 16, der mit einer Deckplatte verschlossen ist.

Ein magnetisch empfindliches Trägheitselement 22 wird von einem Lagerzapfen 20 schwenkbar gehaltert, der sich an Ansätzen 18 befindet, die auf der Grundplatte 12 befestigt sind. Dieses Element weist einen festen Arm 24 und an seinem äußeren Ende eine Masse 26 auf. Das Trägheitselement 22 ist derart fest gebaut, daß es auf einen einzigen Freiheitsgrad bei der Bewegung gegenüber dem Gehäuse 10 um die Achse des Zapfens 20 beschränkt ist. Der Arm 24 und/oder die Masse 26 werden aus einem ferromagnetischen Material hergestellt.

Ein Permanentmagnet 18 ist oben am Gehäuse 10 z. B. mit einer Schraube 30 an einer Stelle über dem Schwenkzapfen 20 angebracht, an der eine magnetische Kopplung zwischen dem Gehäuse 10 und dem Trägheitselement 22 zustande kommen kann, die in einer zur Schwerkraft entgegengesetzten Richtung wirkt, die das Trägheitselement 22 im Uhrzeigersinn (Fig. 1) um den Schwenkzapfen 20 herumzuschwenken sucht.

Die Schwenkbewegung des Trägheitselementes 22 um den Schwenkzapfen 20 wird in der einen Richtung von einem festen Anschlag 32 am Gehäuse 10 und in der anderen von einer verstellbaren Berührungsfläche oder einem Anschlag begrenzt, der eine Madenschraube

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34 sein kann, die in einer Wand des Gehäuses 10 ein- den wird, wird das Element 22 über den kritischen

geschraubt ist. Abstand hinaus bewegt und von der Schwerkraft zum

Ein Schnappschalter 36 ist innerhalb des Gehäuses Anschlag 32 hin angezogen.

10 an einer Stelle angebracht, an der sein Stößel 38 - . . ,,-,...

vom Arm 24 bei dessen Bewegung auf den Anschlag 5 Arbeitsweise der Ausfuhrungsform nach Fig. 1

32 zu betätigt wird. Die Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten Gerätes

Ein von Hand zu bedienender Einstellknopf 40 ist wird hinsichtlich eines Anwendungsgebietes beschrie-

an einer Stelle im Gehäuse 10 angeordnet, an der über ben, auf dem das Gerät zur Prüfung einer uner-

ihn von Hand das Trägheitselement 22 aus der betä- wünschten Schwingung in einer Maschine, z. B. in

tigten Stellung neben dem Anschlag 32 in die ge- ίο einem Ventilator für einen Kühlturm benutzt wird,

brauchsfertige Stellung gegen den Anschlag 34 ge- In einer derartigen Umgebung wird das Gerät der

bracht werden kann. ^: Fig. 1 an der Grundplatte oder am Getriebekasten des

Wenn das Gerät so angebracht ist, daß die Grund- Ventilators angeklemmt oder verschraubt, wobei der platte 12 horizontal liegt, wie in Fig. 1 zu sehen ist, Schnappschalter 36 über Betätigungsrelais den Stromsucht die auf das Tägheitselement 22 einwirkende 15 kreis des Ventilators beeinflussen kann. Die verstell-Schwerkraft dieses um den Schwenkzapfen 20 im bare Anschlagschraube 34 wird zurückgedreht, so daß Uhrzeigersinn zu schwenken, wie in Fig. 1 zu sehen ein möglichst kleiner Luftspalt zwischen dem Magnet ist. Die Größe der Schwerkraft in einer Winkelstel- 28 und dem Trägheitselement 22 entsteht; durch eine lung des Arms 24 ist der Masse des Trägheits- Betätigung des Rückstellknopfes 40 mit der Hand elementes 22, multipliziert mit dem wirksamen Hebel- 20 wird das Trägheits element 22 mit der verstellbaren arm des Massenmittelpunktes des Elementes 22 um Schraube 34 in Berührung gebracht. In dieser Stelden Schwenkzapfen 20, gleich. Der wirksame Hebel- lung ist der Stromkreis über den Schnappschalter 36 arm ist gleich dem radialen Abstand zwischen dem derart verbunden, daß der Ventilator mit Strom ver-Schwenkzapfen 20 und dem Schwerpunkt des EIe- sorgt wird. Wenn der Ventilator in Betrieb ist, wird mentes 22 und dem Kosinus des vertikalen Winkels 25 die verstellbare Anschlagschraube 34 gedreht, so daß zwischen einer Linie, die den Schwenkzapfen 20 mit das Trägheitselement 22 vom Magnet 28 zum Gleichdem Schwerpunkt verbindet, und einer waagerechten gewichtspunkt hin gedrückt wird, in dem die Schwer-Ebene gleich, die den Schwenkzapfen 20 enthält. kraft, die auf das Trägheitselement 22 einwirkt, die

Die magnetische Anziehungskraft, die auf das von der magnetischen Kopplung ausgeübte Kraft

Trägheitselement 22 vom Magneten 28 ausgeübt wird, 30 überwindet. Die Schraube 34 wird so lange verstellt,

ändert sich unmittelbar mit der Feldstärke des Ma- bis die bei einer normalen Arbeitsweise des Venti-

gnets 28 und umgekehrt wie das Quadrat des Ab- lators verursachte Schwingung dem Trägheitselement

Standes zwischen dem Magnet 28 und dem Trägheits- 22 eine solche Beschleunigung erteilt, daß die magne-

element 22. tische Kopplung unterbrochen wird und das Trägheits-

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Pol- 35 element 22 in Uhrzeigerrichtung nach Fig. 1 unter der stärke des Magnets 28 und die Masse des Trägheits- Wirkung der Schwerkraft schwenken kann, um den elementes 22 derart ausgewählt, daß die vom Magnet Schnappschalter 36 zu betätigen und den Stromkreis 28 und der entgegengerichteten Schwerkraft ausge- zum Ventilator zu unterbrechen,
übten Kräfte, die auf das Trägheitselement 22 wirken, Die verstellbare Anschlagschraube 34 wird dann ein sich in einer bestimmten Lage des Trägheitselementes 40 wenig zurückgedreht und das Trägheitselement 22 22 in dessen Bewegungsbereich im Gleichgewicht be- vom Rückstellknopf 40 in Berührung mit dem Anfinden, der von den Anschlägen 32 und 34 begrenzt schlag 34 gebracht, so daß der Ventilator erneut mit wird. Diese Lage des Trägheitselementes 22 befindet Strom versorgt wird. Bei dieser Einstellung des versieh im kritischen Abstand der magnetischen Kopp- stellbaren Anschlages 34 ermöglicht das Beschleunilung. Der kritische Abstand ist offensichtlich von der 45 gungsprüfgerät eine ununterbrochene Arbeitsweise des Stärke des Magneten 28 und der Masse des Trägheits- Ventilators unter normalen Bedingungen. Falls unerelementes 22 abhängig. Bei de"r hier aufgeführten Kon- wünschte Erschütterungen z. B. infolge eines unzustruktion besteht die einzige, beim Bau auftretende lässigen Lagerverschleißes oder infolge eines begin-Forderung für den kritischen Abstand darin, daß er nenden Schaufelfehlers entstehen, erteilen die vergrögrößer als Null und geringer als der Abstand zwi- 50 ßerten Schwingungen dem Trägheitselement 22 eine sehen dem Magnet 28 und Trägheitselement 22 sein derartige Beschleunigung, daß dieses über den Gleichmuß, wenn sich das Trägheitselement am Anschlag 32 gewichtspunkt hinaus beschleunigt und dadurch die befindet. Daher brauchen die Masse des Elementes 22 magnetische Kopplung unterbrochen wird; infolge- und die Stärke des Magnets 28 nicht genau eingestellt dessen wird der Schnappschalter 36 betätigt und zu werden. Durch eine Verstellung der Schraube 34 55 schaltet den Ventilator ab, bevor ein vollständiger kann eine gebrauchsfertige Lage des Trägheits- Bruch entsteht.

elementes 22 an verschiedenen Orten innerhalb des Aus der vorausgehenden Beschreibung einer Funkkritischen Abstandes hergestellt werden. Da sich die tionsweise des Gerätes wird deutlich, daß die Empfindauf das Element 22 einwirkenden, magnetischen Kräfte lichkeit des Gerätes leicht mit hoher Genauigkeit einin der zuvor erläuterten Weise ändern und die Schwer- 6o gestellt werden kann. Die Art und Weise, in der die kraft auf der Bahn des Elementes 22 im wesentlichen Empfindlichkeitseinstellung vorgenommen wird, erkonstant ist (eine geringe Änderung ist auf den sich fordert nur eine annähernde Beziehung zwischen der ändernden Hebelarm zurückzuführen), kann die wirk- Stärke des Magnets 28 und der Masse des Trägheitssame Kraft leicht geändert werden, die das Element elementes 22. Der wirkliche Gleichgewichtspunkt des 22 gegen die Schraube 34 festhält. Äußere Kräfte, 65 Systems wird leicht während des tatsächlichen Bez. B. Schwingungen oder Erschütterungen, die auf triebes des Gerätes hergestellt; dadurch werden von das Gehäuse 10 übertragen werden, beeinflussen die selbst die normalen, in der Umgebung auftretenden auf das Element 22 wirkende Nettokraft; wenn eine Schwingungen in Rechnung gestellt, in der das Gerät derartige äußere Kraft eine so große Kraftkompo- gebraucht wird. Die besondere Konstruktion nach nente ausübt, daß die wirksame Haltekraft überwun- 70 Fig. 1 kann leicht innerhalb der vollständig ab-

geschlossenen Kammer 16 arbeiten, ohne daß umherstreuende Metallteilchen vom Magnet 28 angezogen werden können; dies ist ein äußerst wichtiges Problem auf dem Gebiet der metallbearbeitenden Maschinen.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist in vieler Hinsicht der nach Fig. 1 ähnlich. Wie die Ausführungsform nach Fig. 1 enthält auch die nach Fig. 2 einen Rahmen oder Gehäuse 110 mit einer Grundplatte 112, die vorspringende Flansche 114 aufweist. Das Gehäuse 110 umschließt eine Kammer 116, die von einer Deckplatte (nicht gezeigt) vollständig abgeschlossen ist. Aufrecht stehende Ansätze 118 dienen zur Halterung eines Schwenkzapfens 120 im Inneren des Gehäuses 110.

Ein Trägheitselement 122 weist zwei starre Arme 124 auf, die an Zapfen 120 schwenkbar gelagert sind; beide Arme sind mit je einem Massenelement 126 an dem vom Schwenkzapfen 120 abliegenden Ende versehen. Ein Permanentmagnet 128 ist am Gehäuse 110 an einer Stelle angebracht, an der er eine magnetische Kopplung zwischen dem Trägheitselement 122 und dem Gehäuse 110 bewirkt. Wie in Fig. 1 wird der Magnet 128 ständig am Rahmen 110, z. B. durch eine Schraube 130, festgehalten.

Die Schwenkbewegung des Trägheitselementes 122 um den Schwenkzapfen 120 wird von einem festen Anschlag 132 und einem verstellbaren Anschlag 134 begrenzt. Ein Schnappschalter 136 ist im Inneren des Raumes 116 an einer Stelle angebracht, an der sein Stößel 138 bei einer Bewegung des Trägheitselementes 122 im Uhrzeigersinn unter dem Einfluß der Schwerkraft getätigt werden kann. Wie in Fig. 1 ist ein von einer Feder gedrückter Rückstellknopf 140 in einer Wand des Gehäuses 110 an einer Stelle angebracht, an der er von Hand betätigt werden kann, um das Trägheitselement 122 gegen den verstellbaren Anschlag 134 zurückzubringen.

Außer dem von Hand bedienbaren Rückstellknopf 140 ist die Ausfuhrungsform des Gerätes nach Fig. 2 mit einer elektrischen Rückstellvorrichtung versehen, die als Magnetspule 142 vorliegen kann, die im Gehäuse 110 an einer Stelle angebracht ist, an der sie eine Schwenkung des Trägheitselementes 122 gegen den Uhrzeigersinn bewirken kann, wenn sie erregt wird. Die beiden Massenelemente 126 der Ausführungsform nach Fig. 2 sind aus einer magnetischen Substanz hergestellt. Die Magnetspule 142 kann in Reihe mit einer Batterie 144 und einem Schalter 146 oder einer anderen geeigneten Vorrichtung zu ihrer wahlweisen Erregung geschaltet sein.

Die Arbeitsweise der Ausführungsform nach Fig. 2 ist im wesentlichen der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen ähnlich. Die Ausführungsform nach Fig. 2 kann natürlich entweder von Hand mit dem Rückstellknopf 140 oder durch eine Erregung der Magnetspule infolge Schließung des Schalters 146 zurückgestellt werden.

Der Ausdruck »kritischer Abstand« bezieht sich auf den Abstand zwischen dem Magnet und einem Punkt, an dem die Resultierende der Magnet- und Schwerkraft, die auf das Trägheitselement einwirkt, Null ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Beschleunigungsfühlgerät nach deutschem Patent 1 043 675, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element als Träghedtskörper (22) frei schwenkbar gelagert ist und nur durch die Schwerkraft von dem am Rahmen befestigten Element, das ein Permanentmagnet (28) ist, weggezogen wird und daß der Anschlag (34), der die Bewegung des Trägheitskörpers auf den Magnet zu begrenzt, am Rahmen verstellbar ist und somit der Beschleunigungswert festgesetzt wird, bei dem die magnetische Kopplung gelöst wird.

2. Beschleunigungsfühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stößel (38) eines Schnappschalters (36) von dem Trägheitskörper (22) betätigbar ist, wenn dieser durch die Schwerkraft vom Magnet (28) weggezogen wird.

3. Beschleunigungsfühlgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Magnetspule (142), die den Trägheitskörper (122) in die Kopplungsstellung mit dem Magnet (128) gegen die Wirkung der Schwerkraft zurückbringt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 589/128 8.60