DE1138261B - Antrieb fuer elektrische Impulszaehler - Google Patents

Description

• Antrieb für elektrische Impulszähler Geräte für die Zählung elektrischer Impulse, bei denen jeder Impuls die schrittweise Drehung eines Läufers um einen bestimmten Winkel bewirkt (z. B. solche nach den deutschen Patentschriften 953 669 und 957 529), benötigen eine Bremse, durch die beim Erreichen der gewünschten Endstellung die lebendige Kraft des Läufers abgebremst wird. Bei Zählern für geringe Impulsfrequenzen, also kleine Drehgeschwindigkeiten, genügt im allgmeinen schon die natürliche Reibung im Gerät, um den Läufer nach einigen Pendelungen um die Nullage zur Ruhe kommen zu lassen. Dabei ist allerdings Voraussetzung, daß die Bauart des Zählers die Entstehung einer ausreichenden Reibung ermöglicht. Das ist dann der Fall, wenn - wie bei den Geräten nach den obengenannten Patentschriften - von einem Pol oder einer gleichzeitig wirkenden Polgruppe eine einseitig radial oder axial auf das Polrad wirkende Kraft erzeugt wird, so daß sich ein entsprechender Lagerdruck ergibt. Anordnungen dagegen, bei denen sich gleichzeitig wirkende Pole diametral gegenüberstehen, also z. B. normale vierpolige Anordnungen, erzeugen reine Drehmomente ohne Lagerdruck. Solche Zähler sind wegen ihrer geringen Lagerreibung für sehr niedrige Impulsfrequenzen brauchbar, weil sie infolge der fehlenden Reibungsdämpfung sehr lange um ihre Endlage pendeln.
• Bei Zählern für hohe Frequenzen sind solche Pendelungen nicht zulässig. Zunächst besteht die Gefahr, daß bei zu schwacher Bremsung der Läufer infolge seines Vorwärts- oder Rückwärtsschwunges einen Schritt zu viel oder zu wenig zählt, weiter verbrauchen die Schwingungen Zeit, so daß die Frequenzgrenze des Zählers dadurch unerwünscht herabgesetzt wird, und schließlich entsteht durch die Pendelungen bei jedem Schritt ein Verschleiß an Lagern im Zählwerk, der ein Mehrfaches von dem eines aperiodisch gedämpften Zählers beträgt und daher die Lebensdauer verkürzt.
• Diese Nachteile können, wie die britische Patentschrift 538723 zeigt, durch eine Bremse vermieden werden, die erst dann wirksam wird, wenn der Läufer bei jedem Schritt in die Nähe seiner Endstellung gekommen ist, so daß sie seinen Anlauf nicht behindert. Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, verbesserte, auf elektromagnetischem Prinzip beruhende Bremsen für Polradzählwerke anzugeben.
• Das Wesen der Erfindung besteht nun darin, daß die mechanische Abbremsung der Pendelbewegung bei der Bewegung eines Pols der Polräder auf einem Statorpol zu durch den durch Verkleinern des Luftspaltes auftretenden Flußanstieg im magnetischen Impulskreis bewirkbar ist. Im einzelnen wird hierbei die Reibungsänderung in einem überbelasteten Gleitlager - insbesondere einem ölgetränkten Sinterlager - für die Bremswirkung ausgenutzt. Bei einem Zähler nach den obengenannten Patentschriften wird der Läufer in den sich keilförmig verengenden Luftspalt des anziehenden Poles hineingezogen. Der radial wirkende Zug auf den Läufer, der mit dem Quadrat der magnetischen Induktion B wächst, nimmt also während der Läuferbewegung sehr stark zu und erreicht seinen Höchstwert in der Endlage des Läufers. Dieser radiale Zug muß von den Lagern aufgenommen werden. Bemißt man diese Lager nur so knapp, daß ihr Schmierfilm schon durchgedrückt wird, ehe der Höchstwert des radialen Druckes erreicht wird, so tritt im Lager der Zustand der halbtrockenen Reibung auf, bei der der Reibwert um ein Mehrfaches über dem der flüssigen Reibung liegt, mit der der Zähler angelaufen ist. Benutzt man als Werkstoff für das Sinterlager außerdem noch einen solchen, dessen Reibwert gegen die Welle trocken einen hohen Wert hat, etwa Sintereisen mit geeigneten Tränkstoffen, so läßt sich eine guteBremswirkung abhängig von der magnetischen Feldstärke, das heißt aber abhängig von der räumlichen Stellung des Läufers, erreichen. Solche Tränkstoffe sind z. B. Öle geringer Zähigkeit, deren Film also schon bei niedrigen Beanspruchungen in die Poren des Sinterlagers zurückgedrückt wird.
• Bei Impulszählern nach der oben angeführten Art des deutschen Patents 957 529, bei denen der magnetische Fluß vom Pol in den Läufer eintritt und von da axial nach beiden Seiten zu den Lagerstellen abfließt, läßt sich der Erfindungsgedanke besonders wirksam realisieren. Macht man nämlich die beiden zwischen Läufer und Lagerträger vorhandenen Luftspalte ungleich dick, so erhält man einen starken axialen Druck auf die Stirnfläche des Lagers mit dem engeren Spalt, der ebenso wie der Lagerdruck von der magnetischen Feldstärke abhängt. Durch dünne Distanzscheiben aus unmagnetischem sonst aber beliebigem Material lassen sich die gewünschten stirnseitigen Luftspalte leicht genau einstellen.
• Eine sehr wirksame Bremsung läßt sich schließlich auch dadurch erhalten, daß man den Luftspalt zwischen Pol und Läufer in der Endstellung so eng macht, daß die großen dann auftretenden radialen magnetischen Kräfte nicht nur den Lagerölfilm durchdrücken, sondern auch die Läuferwelle so weit durchbiegen (wenige hundertstel Millimeter), daß der Läufer am Feldpol anstreift und dadurch gebremst wird. Sobald die Feldpolerregung unterbrochen wird, federt die Welle zurück und gibt den Läufer zu einem neuen Schritt frei.
• Bild 1 gibt eine schematische Darstellung des Prinzips der Erfindung. Der Läufer 1 des Zählers mit z. B. fünf Zähnen steht in der Ausgangsstellung für den unteren Feldpol 2. Wird dieser Pol erregt, so wird der Zahn 3 in den keilförmigen Luftspalt 4 hineingezogen. Der Verlauf des Kraftflusses ist aus der Seitenansicht an den Kraftlinien 5 zu erkennen. Der in der Endstellung senkrecht nach unten wirkende magnetische Zug wird von den beiden Lagern 6 aufgenommen. Liegt der Läufer symmetrisch in seinen Lagern, so sind die beiden seitlichen Luftspalte 7 gleich groß, und die in ihnen entstehenden Zugkräfte heben sich auf. Bildet man diese Spalte aber ungleich dick aus, wie das in Bild 2 übertrieben dargestellt ist, so überwiegt der magnetische Zug im engeren Spalt 9, und es entsteht hier eine Reibung, die gleichfalls abhängig vom magnetischen Fluß bremsend wirkt. In Bild 2 sind 8 und 9 die Distanzscheiben ungleicher Dicke. Die Kraftlinien 5 werden daher überwiegend zum Spalt 9 abgedrängt und erzeugen hier den gewünschten Druck auf das Lager.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Antrieb für elektrische Impulszähler mit elektromagnetisch schrittweise fortschaltbarem Polrad, dessen kinetische Energie bei jedem Schaltschritt durch eine mechanisch wirkende Bremse vernichtet wird und somit die Pendelung des Polrades um seine Endstellung verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Abbremsung der Pendelbewegung bei der Bewegung eines Pols des Polrades auf einen Statorpol zu durch den durch Verkleinern des Luftspaltes auftretenden Flußanstieg im magnetischen Impulskreis bewirkbar ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Sinterlagern einer solchen Größe, daß noch vor dem Erreichen des Maximalwertes des magnetischen Zuges ihr (Ölfilm durchgedrückt wird, so daß halbtrockene Reibung einsetzt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Verwendung eines Lagerwerkstoffes (z. B. Sintereisen) - gegebenenfalls mit ölen geringerer Zähigkeit als Trinkstoffe -; der bei trockener oder halbtrockener Reibung einen hohen Reibwert gegen die Welle ergibt.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch unterschiedlich dicke seitliche Luftspalte (8, 9) ein einseitiger axialer magnetischer Zug entsteht, der zum Abbremsen des Polrades benutzt wird.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsung an den Umfangs- oder Stirnflächen des Polrades erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 538 723; USA.-Patentschrift Nr. 2 765 433.