DE1254874B

DE1254874B - Compensated force measuring instrument

Info

Publication number: DE1254874B
Application number: DEF44001A
Authority: DE
Inventors: George C Mcnabb
Original assignee: Foxboro Co
Current assignee: Schneider Electric Systems USA Inc
Priority date: 1963-09-20
Filing date: 1964-09-18
Publication date: 1967-11-23

Description

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

DeutscheKl.: 42 d-1/10 German class: 42 d- 1/10

Nummer: 1 254 874Number: 1 254 874

Aktenzeichen: F 44001IX b/42 dFile number: F 44001IX b / 42 d

^ 254 874 Anmeldetag: 18. September 1964^ 254 874 filing date: September 18, 1964

Auslegetag: 23. November 1967Opening day: November 23, 1967

Die Erfindung betrifft ein kompensiertes Kraftmeßinstrument mit einem die Meßkraft aufnehmenden, in Richtung der Meßkraft beweglich gelagerten Kompensationsorgan und einer Anordnung zur Erzeugung einer am Kompensationsorgan angreifenden, der Meßkraft entgegenwirkenden Kompensationskraft, die jegliche merkbare Bewegung des Kompensationsorgans unter dem Einfluß der Meßkraft verhindert, und einer dem Kompensationsorgan zugeordneten Detektoranordnung zur Erzeugung eines die Kornpensationskraft steuernden Rückkopplungssignals.The invention relates to a compensated force measuring instrument with a measuring force receiving, in the direction of the measuring force movably mounted compensation member and an arrangement for generating a compensation force acting on the compensation element and counteracting the measuring force, which prevents any noticeable movement of the compensation element under the influence of the measuring force, and a detector arrangement assigned to the compensation element for generating the compensation force controlling feedback signal.

Kompensierte Kraftmeßinstrumente werden seit langem in den verschiedensten Ausführungsformen verwendet, insbesondere zum Aufbau von Differentialdruck-Übertragern. Derartige Instrumente besitzen als Kompensationsorgan eine lange Druckstange, die um eine querliegende Achse drehbar ist und die eine um diese Achse ein Drehmoment erzeugende, der Durchflußmenge des Fluidums entsprechende Meßkraft erfährt. Gleichzeitig wirkt auf die Stange eine Kompensationskraft, die ein Kompensationsdrehmoment erzeugt und die Stange bei sich ändernder Meßkraft bewegungslos hält. Diese Kompensationskraft wird durch eine negative Rückkopplungsanordnung aufgebracht, die über einen dem Druckstab zugeordneten Detektor jede noch so kleine, durch nicht vollständige Kompensation entstehende Lageänderung der Druckstange erfaßt und ein entsprechendes Rückkopplungssignal einem Kompensationsmotor übermittelt, der die Kompensationskraft auf die Stange ausübt. Das sich bei Änderung der Meßkraft ergebende Rückkopplungssignal ist der zu messenden Durchflußmenge proportional und kann daher zur Erzeugung eines Ausgangssignals verwendet werden. Im Prinzip findet bei derartigen Meßinstrumenten über den gesamten Meßbereich keine Bewegung der Druckstange statt, wodurch Hysteresisfehler u. dgl. ausgeschaltet werden. Da indessen die Rückkopplungsanordnung mit ihrem Detektor und Kompensationsmotor sehr empfindlich sein muß, um selbst sehr geringe Bewegungen der Druckstange erfassen zu können, ist ein derartiges Instrument auch gegenüber entsprechend geringen Lageänderungen der Druckstange sehr empfindlich, die nicht von Änderungen der Meßkraft, sondern Längenänderungen von Instrumententeilen bei Schwankungen der Umgebungstemperatur herrühren. Selbst geringe Schwankungen der Umgebungstemperatur können daher bereits völlig falsche Ausgangssignale erzeugen. Compensated force measuring instruments have long been used in a wide variety of designs, especially for the construction of differential pressure transmitters. Have such instruments a long push rod, which can be rotated around a transverse axis and which acts as a compensation element A measuring force which generates a torque about this axis and corresponds to the flow rate of the fluid learns. At the same time, a compensation force acts on the rod, which is a compensation torque generated and the rod keeps motionless when the measuring force changes. This compensating force is created by a negative feedback arrangement applied, the through a detector assigned to the pressure rod every so small, through Incomplete compensation resulting change in position of the push rod is detected and a corresponding one Feedback signal transmitted to a compensation motor, which the compensation force exercises on the pole. The feedback signal that results when the measuring force changes is the to be measured flow rate proportionally and can therefore be used to generate an output signal will. In principle, there is none in such measuring instruments over the entire measuring range Movement of the push rod instead, whereby hysteresis errors and the like are eliminated. Meanwhile the Feedback arrangement with its detector and compensation motor must be very sensitive Such an instrument is also able to detect even very slight movements of the push rod very sensitive to correspondingly small changes in position of the push rod that are not of Changes in the measuring force, but changes in length of instrument parts with fluctuations in the Ambient temperature. Even slight fluctuations in the ambient temperature can therefore already generate completely wrong output signals.

Bisher wurden derartige »Temperaturfehler« auf verschiedene Weise zu vermindern versucht, wobei Kompensiertes Kraftmeßinstrument
Anmelder:So far, attempts have been made to reduce such "temperature errors" in various ways, one being a compensated force measuring instrument
Applicant:

The Foxboro Company,
Foxboro, Mass. (V. St. A.)The Foxboro Company,
Foxboro, Mass. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Phys. Dr. W. Andrejewski, Patentanwalt,
Essen, Kettwiger Str. 36Dipl.-Phys. Dr. W. Andrejewski, patent attorney,
Essen, Kettwiger Str. 36

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

George C McNabb₅ Attleboro, Mass. (V. St. A.)George C McNabb ₅ Attleboro, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. September 1963
(310 199)Claimed priority:
V. St. v. America September 20, 1963
(310 199)

eine sorgfältige Auswahl der Werkstoffe und eine geeignete Formgebung der Instrumententeile eine große Rolle spielten. Außerdem hat man zur Uberdeckung des Temperatureinflusses möglichst kräftige Kompensationsmotoren verwendet. Jedoch haben diese Bemühungen keineswegs zu einer vollkommen befriedigenden Lösung des Problems geführt. Dies gilt besonders für Instrumente, die mit einem elektrischen Ausgangssignal arbeiten, weil hier vor allem praktische Schwierigkeiten bestehen, welche die Verwendung eines entsprechend starken elektrisch betätigten Kompensationsmotors verhindern.a careful selection of the materials and a suitable shape of the instrument parts played a major role. In addition, one has to cover the temperature influence as strong as possible Compensation motors used. However, these efforts have by no means become a perfect one satisfactory solution to the problem. This is especially true for instruments that use an electric Output signal work because there are mainly practical difficulties which the use prevent a correspondingly powerful electrically operated compensation motor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftmeßinstrument der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß durch die Schwankungen der Umgebungstemperatur entstehende Fehlmessungen wesentlich verringert werden.The invention is based on the object of providing a force measuring instrument of the type described at the beginning to be designed in such a way that incorrect measurements caused by fluctuations in the ambient temperature can be reduced significantly.

Ein diese Aufgabe lösendes Kraftmeßinstrument mit den eingangs genannten Merkmalen ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch ein unverformbar gelagertes Bimetall, das dem Kompensationsorgan eine sich bei Schwankungen der Umgebungstemperatur ändernde Ausgleichskraft erteilt, und durch eine Verstelleinrichtung für das Bimetall zur Änderung der dem Kompensationsorgan in seiner Bewegungsrichtung erteilten Vektorkomponente der Ausgleichskraft, wodurch diese Vektorkomponente entsprechend dem Temperaturverhalten des Meßinstrumentes einstellbar ist.A force measuring instrument solving this problem with the features mentioned above is according to the Invention characterized by a non-deformable mounted bimetal, which is the compensation element a compensating force that changes with fluctuations in the ambient temperature is granted, and by an adjustment device for the bimetal to change the compensation element in its direction of movement granted vector component of the compensation force, whereby this vector component accordingly the temperature behavior of the measuring instrument is adjustable.

Bimetallglieder als Kompensationselemente für den Einfluß der Raumtemperatur sind allgemein be-Bimetal elements as compensation elements for the influence of room temperature are generally used

709 689/208709 689/208

kannt. Bei den bekannten Anordnungen wird die räumliche Verformungsfähigkeit der Bimetalle dazu ausgenutzt, andere in einer mechanischen Konstruktion durch Temperaturänderungen hervorgerufene räumliche Änderungen dadurch zu kompensieren, daß diesen Änderungen die des Bimetalls qualitativ und quantitativ entgegengeschaltet werden und sich so beide räumlichen Änderungen in ihrer Auswirkung aufheben. Das setzt aber voraus, daß die durch das Bimetall zu kompensierende räumliche Änderung der mechanischen Konstruktion wohldefiniert ist, zumindest also in bestimmter Richtung erfolgt und jedenfalls insoweit vorhersehbar ist. Beim Gegenstand der Erfindung liegen die Verhältnisse aber anders, da er eine große Anzahl untereinander verbundener Teile verschiedenster Abmessungen und Ausbildungen enthält, die sich bei Schwankungen der Umgebungstemperatur alle unabhängig voneinander in ihren räumlichen Abmessungen verändern und daher alle zu Änderungen der am Kompensationsorgan herrschenden Kraftbilanz beitragen. Diese einzelnen Beiträge sind jedoch nicht annähernd vorherbestimmbar. So ergeben sich selbst bei Instrumenten derselben Bauserie bei Schwankungen der Umgebungstemperatur gänzlich unterschiedliche Beeinflussungen des Kraftgleichgewichtes am Kompensationsorgan. Dementsprechend wird nach der Erfindung auch nicht die räumliche Verformbarkeit des Bimetalls genutzt; vielmehr wird das Bimetall unverformbar am Kompensationsorgan abgestützt, so daß sich bei Temperaturänderungen im Bimetall Biegekräfte aufbauen, die zusätzlich zur Meßkraft und zur Kompensationskraft eine Ausgleichskraft auf das Kompensationsorgan ausüben, die von den auftretenden Temperaturänderungen abhängig ist und die bei den einzelnen Meßinstrumenten stark unterschiedlichen Einflüssen der Temperaturänderungen dadurch zu kompensieren gestattet, daß die vom Bimetall auf das Kompensationsorgan in dessen Bewegungsrichtung ausgeübte Kraftkomponente der Ausgleichskraft einstellbar ist. Dadurch kann jeder Temperaturgang des Meßinstrumentes behoben werden.knows. In the known arrangements, the spatial deformability of the bimetals is added exploited, others in a mechanical construction caused by temperature changes to compensate for spatial changes in that these changes are qualitative that of the bimetal and are quantitatively counteracted and thus both spatial changes in their effect lift. However, this assumes that the spatial change to be compensated for by the bimetal mechanical construction is well-defined, at least in a certain direction and in any case insofar is foreseeable. In the subject matter of the invention, however, the situation is different because he contains a large number of interconnected parts of various dimensions and designs, which are all independent of one another in their spatial context when there are fluctuations in the ambient temperature Change dimensions and therefore all of the changes that prevail on the compensation device Contribute force balance. However, these individual contributions cannot be approximately predicted. So result even with instruments of the same series in the event of fluctuations in the ambient temperature Completely different influences on the force balance on the compensation organ. Accordingly the spatial deformability of the bimetal is not used according to the invention; much more the bimetal is non-deformable supported on the compensation element, so that when the temperature changes Build up bending forces in the bimetal, in addition to the measuring force and the compensation force exert a balancing force on the compensation device, which is caused by the temperature changes that occur is dependent and the influences of the individual measuring instruments, which differ greatly To compensate for temperature changes allowed that the bimetal on the compensation element The force component of the compensating force exerted in the direction of movement can be adjusted. In this way every temperature drift of the measuring instrument can be eliminated.

Im einzelnen ist die Verstelleinrichtung zweckmäßig zur Verdrehung des Bimetalls um eine quer zur Richtung der Ausgleichskraft liegende Achse eingerichtet. Das Bimetall besteht in bevorzugter Ausführungsform aus einem langgestreckten Bimetallelement, welches am einen Ende gelagert ist und dessen anderes in dem Druckkontakt mit dem Kompensationsorgan steht. Zweckmäßig ist das Bimetall als ein aus zwei der Länge nach miteinander verklebten Hälften zusammengesetzter Stab ausgeführt, wodurch bei Temperaturschwankungen eine transversale Biegung erzielbar ist, und ist dieser Stab derart gelagert, daß seine Längsachse quer zur Längsachse des Kompensationsorgans liegt. Es empfiehlt sich, den Bimetallstab derart anzuordnen, daß seine Längsachse parallel zur Drehachse des Kompensationsorgans liegt. Im einzelnen hat sich eine Anordnung bewährt, bei der am Kompensationsorgan eine Halteplatte befestigt ist, die ein Rundloch aufweist, durch das der Stab hindurchragt und das einen Sitz für diesen Stab bei beliebiger Dreheinstellung desselben bildet, wobei die Halteplatte die volle Ausgleichskraft bei jedem Vektorwinkel aufnimmt. In detail, the adjusting device is useful for rotating the bimetal by a transverse to the direction of the compensation force lying axis set up. The bimetal consists in a preferred embodiment from an elongated bimetal element which is mounted at one end and the other of which is in pressure contact with the compensation organ. The bimetal is useful designed as a rod composed of two halves glued together lengthwise, whereby a transverse bending can be achieved in the event of temperature fluctuations, and this rod is mounted in such a way that that its longitudinal axis is transverse to the longitudinal axis of the compensation organ. It is recommended that the To arrange the bimetal rod in such a way that its longitudinal axis is parallel to the axis of rotation of the compensation element. In detail there is an arrangement proven, in which a retaining plate is attached to the compensation member, which has a round hole through that the rod protrudes and that a seat for this rod at any rotational setting of the same forms, the retaining plate absorbs the full compensating force at each vector angle.

Die Erfindung wird an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel im einzelnen erläutert; es zeigtThe invention is explained in detail using an exemplary embodiment shown in the drawing; it shows

F1 g. 1 die perspektivische Ansicht eines erfiadungsgemäßen Meßinstrumentes,F1 g. 1 the perspective view of a measuring instrument according to the invention,

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch das Instrument nach F i g. 1,F i g. 2 shows a vertical section through the instrument according to FIG. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht entsprechend dem in Fig. 2 eingetragenen Pfeil 3 auf das dem Temperaturausgleich dienende Bimetallelement,F i g. 3 shows a plan view corresponding to the arrow 3 entered in FIG. 2 of the bimetal element used for temperature compensation,

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 durch den Gegenstand nach F i g. 3, F i g. 4 shows a section along the line 4-4 through the object according to FIG. 3,

ίο Fig.5 bis 7 schematische Darstellungen der Art und Weise, wie das Bimetallelement für die erwünschte Ausgleichwirkung bei verschiedenen Betriebszuständen einstellbar ist. 5 to 7 are schematic representations of the manner in which the bimetal element can be adjusted for the desired compensation effect in different operating states.

Das in F i g. 1 und 2 im ganzen dargestellte erfin^ dungsgemäße Instrument besitzt als Kompensationsorgan eine senkrechte Druckstange 10, an der eine Membran 12 befestigt ist, die eine Schwenkbewegung der Druckstange um eine Horizontalachse ermög' licht. Das untere Ende der Druckstange ragt in eine Kammer 14, in der die von einer beliebigen, hier nicht dargestellten Anordnung, wie beispielsweise einer Differentialdruckkapsel oder einer im Strom eines fließenden Fluidums angeordneten Klappe ent' wickelte Meßkraft auf die Druckstange einwirkt. Die Membran 12 dient als Dichtung zwischen der Kammer 14 des Instrumentes und dem Außendruck.The in Fig. 1 and 2, the instrument according to the invention, shown as a whole, has a vertical push rod 10 as a compensation element, to which a membrane 12 is attached, which enables the push rod to pivot about a horizontal axis. The lower end of the push rod protrudes into a chamber 14 in which the measuring force developed by any arrangement not shown here, such as a differential pressure capsule or a flap arranged in the flow of a flowing fluid, acts on the push rod. The membrane 12 serves as a seal between the chamber 14 of the instrument and the external pressure.

Da der Druck in der Kammer 14 in der Regel sehr hoch ist, etwa 100 kg/cm² beträgt, kann die auf die Stange 10 nach oben ausgeübte Kraft sehr beträqhtlieh sein. Aus diesem Grund ist das allgemein übliche Α-förmige Biegeteil 16 zwischen dem oberen Ende der Druckstange und dem Chassis des Instrumentes eingespannt. Dieses biegsame Teil fluchtet mit der Längsachse der Druckstange und verhindert eine Axialbewegung dieser Stange, während es eine freie Schwenkbewegung der Stange um die abdichtende Membran 12 erlaubt.Since the pressure in the chamber 14 is usually very high, about 100 kg / cm ² , the upward force exerted on the rod 10 can be very considerable. For this reason, the common-shaped bent part 16 is clamped between the upper end of the push rod and the chassis of the instrument. This flexible part is aligned with the longitudinal axis of the push rod and prevents axial movement of this rod, while it allows a free pivoting movement of the rod around the sealing membrane 12.

Am oberen Teil der Druckstange 10 greift ein Gestänge 18 zur Kraftübertragung an. Dieses Gestänge weist einen vertikalen Arm 20 auf, der an der Druck' stange 10 durch eine Überlastfeder 22 gehalten igt. Der Zwischenraum zwischen dem Arm 20 und der Stange 10 wird durch eine einstellbare Stellschraube 24 fixiert. Eine waagerechte Querstange 26 verbindet das obere Ende dieses Armes 20 mit dem oberen Ende eines zweiten Vertikalarmes 28, der um eise Horizontalachse schwenkbar auf einer Lagerordnung 30 sitzt. Das untere Ende des Armes 28 steht mit einer Nullpunktsfeder 32 in Verbindung, die über eine Stellschraube 34 einstellbar ist.A linkage 18 engages on the upper part of the push rod 10 for power transmission. This linkage has a vertical arm 20 which is held on the pressure bar 10 by an overload spring 22. The space between the arm 20 and the rod 10 is controlled by an adjustable set screw 24 fixed. A horizontal cross bar 26 connects the upper end of this arm 20 to the upper one End of a second vertical arm 28 which is pivotable about a horizontal axis on a storage arrangement 30 seated. The lower end of the arm 28 is connected to a zero point spring 32, which over an adjusting screw 34 is adjustable.

Am unteren Ende des Armes 28 ist der Anker eines Kompensationsmotors 36 angeschlossen. Dieser Motor ist vorzugsweise derart aufgebaut, daß sein Anker eine Drahtspule im magnetischen Feld eines Dauermagneten aufweist, wie beispielsweise bei der Lautsprecherspule einiger Lautsprecher. Derartige Motoren sind besonders vorteilhaft, da die am Anker entwickelte Kraft genau linear zur Stärke des durch die sich bewegende Spule fließenden Stromes ist.The armature of a compensation motor 36 is connected to the lower end of the arm 28. This Motor is preferably constructed in such a way that its armature is a coil of wire in the magnetic field of a Has permanent magnets, such as the speaker coil of some speakers. Such Motors are particularly advantageous because the force developed on the armature is precisely linear to the strength of the through the moving coil is a flowing current.

Ebenfalls am Arm 28 sitzt das Fühlelement eines Abweichungen des Stabes 10 von der Gleichgewichtslage erfassenden Detektors 38. Das Fühlelement kann aus einem Paket magnetischer Bleche besteben, daß die Kopplung zwischen auf einem Magnetkern angeordneten Windungen derart steuert, daß ein io seiner Größe durch die Stellung der Druckstange bestimmtes elektrisches Signal erzeugt wird. Im übrigen kann auch ein üblicher elektronischer Verstärker, de τ The sensing element of a detector 38 that detects deviations of the rod 10 from the equilibrium position is also located on the arm 28 Push rod specific electrical signal is generated. In addition, a conventional electronic amplifier, de τ

jedoch nicht dargestellt ist, vorgesehen sein, um das Detektorausgangssignal auf ein relativ starkes Gleichstromsignal zu verstärken, d. h. auf etwa 10 bis 50 mA, das als Ausgangssignal des Instrumentes sowie als Steuerstrom für den Motor 36 dienen kann.not shown, however, can be provided in order to amplify the detector output signal to a relatively strong direct current signal, ie to about 10 to 50 mA, which can serve as the output signal of the instrument and as a control current for the motor 36 .

Die der Druckstange 10 durch den Motor 36 übermittelte Kompensationskraft wird durch die Rückkopplungswirkung des Detektors 38 automatisch auf einem derartigen Wert gehalten, daß sie zusammen mit der Meßkraft an der Druckstange ein reines Drehmoment erzeugt, das im Gleichgewichtszustand Null ist. Wenn die Meßkraft sich verändert, beispielsweise infolge eines Wechsels der Durchflußmenge des Fluidums, wird das Gleichgewicht der auf die Druckstange wirkenden Kräfte gestört, und die Stange um die Drehachse der Membran gekippt. Das Ausgangssignal des Detektors 38 verändert sich augenblicklich, wodurch sich auch der durch den Motor 36 fließende Strom ändert, bis die Kräfte an der Druckstange wie-The compensation force transmitted to the push rod 10 by the motor 36 is automatically kept at such a value by the feedback effect of the detector 38 that, together with the measuring force on the push rod, it generates a pure torque which is zero in the equilibrium state. If the measuring force changes, for example as a result of a change in the flow rate of the fluid, the balance of the forces acting on the push rod is disturbed and the rod is tilted about the axis of rotation of the membrane. The output signal of the detector 38 changes immediately, whereby the current flowing through the motor 36 also changes until the forces on the push rod are restored.

eine Ende eines Bimetallstabes 42, welcher aus zwei miteinander verklebten Stäben 42«, 42b (Fig.4) im Halbrundprofil mit verschiedenen Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten besteht, und zwar beispielsweise aus Siliziumbronze und Invar. Das andere Ende dieses Stabes sitzt in einem Tragstück 44, welches drehbar in einem Halter 46 angeordnet ist. Ein Zeiger 48 auf dem Teil 44 bewegt sich über eine Skala SO, wodurch die jeweilige Verdrehung des Stabes 42 ablesbar ist.one end of a bimetal rod 42, which consists of two rods 42 ″, 42 b (FIG. 4) glued together in a semicircular profile with different temperature expansion coefficients, for example made of silicon bronze and invar. The other end of this rod sits in a support piece 44 which is rotatably arranged in a holder 46 . A pointer 48 on the part 44 moves over a scale SO, whereby the respective rotation of the rod 42 can be read.

Bimetallelemente in der Art des Stabes 42 sind bereits seit langem üblich und seit vielen Jahren in ihrem Verhalten erforscht. Wenn ein derartiger Stab am einen Ende abgestützt ist und am anderen Ende nicht unter Spannung steht, ergibt eine Temperaturänderung eine Verbiegung des Stabes quer zu seiner Längsachse, wodurch sich eine bogenartige Form einstellt entsprechend dem Unterschied in der Längenausdehnung (oder Zusammenziehung) der beidenBimetal elements in the manner of the rod 42 have been common for a long time and their behavior has been researched for many years. If such a rod is supported at one end and not under tension at the other end, a change in temperature will cause the rod to bend transversely to its longitudinal axis, resulting in an arc-like shape corresponding to the difference in length expansion (or contraction) of the two

der im Gleichgewicht sind, wobei der sich jeweils ao miteinander verbundenen Segmente 42a und 42 b. which are in equilibrium, with the segments 42a and 42b connected to one another in each case ao .

einstellende, mit dem Motorstrom übereinstimmende Ausgangsstrom proportional dem zu messenden Durchfluß ist.The output current that is set and corresponds to the motor current is proportional to the one to be measured Flow is.

Der Meßbereich des Instrumentes wird durch Veränderung der Vertikallage des Lagerteiles 30 eingestellt, da hierdurch die zum Ausgleich einer Änderung der Meßkraft erforderliche Stromänderung beeinflußt wird. Unabhängig von der Einstellung des Meßbereiches ist der Bewegungsbereich der Druck-Erfindungsgemäß ist der Stab 42 jedoch derart angeordnet, daß beide Enden unter Spannung stehen und sich daher der Stab nicht verformen kann. Dadurch kann der Stab eine Ausgleichskraft entwickeln, deren Größe proportional den Temperaturschwankungen und deren Richtung rechtwinklig zur Klebeebene zwischen den beiden Stabteilen 42 a und 426 ist, wobei die Richtung durch Veränderung der Drehlage des Stabes geändert werden kann. Bei der erfin-The measuring range of the instrument is set by changing the vertical position of the bearing part 30 , since this influences the change in current required to compensate for a change in the measuring force. Regardless of the setting of the measuring range, the range of motion is the pressure. According to the invention, however, the rod 42 is arranged in such a way that both ends are under tension and therefore the rod cannot deform. As a result, the rod can develop a compensating force, the size of which is proportional to the temperature fluctuations and the direction of which is perpendicular to the bonding plane between the two rod parts 42 a and 426 , the direction being able to be changed by changing the rotational position of the rod. At the inven-

stange, der zur Kraftkompensation erforderlich ist, 30 dungsgemäßen Ausbildung bestimmt die Richtungrod, which is required for force compensation, 30 proper training determines the direction

unbedeutend, nämlich weniger als 0,03 mm. Aus diesem Grund werden derartige Instrumente als kraftkompensierte Einreichungen bezeichnet.insignificant, namely less than 0.03 mm. For this reason, such instruments are called force-compensated Submissions referred to.

Die vorstehende Beschreibung und die Figuren dieser Ausgleichskraft ihre Vektorkomponente, die unter Erzeugung eines Drehmomentes der Druckstange 10 übermittel wird. Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß der temperaturabhängige EinThe above description and the figures of this balancing force have their vector component, which is transmitted to the push rod 10 while generating a torque. It was surprisingly found that the temperature-dependent Ein

lassen erkennen, daß derartige Instrumente regel- 35 nuß dieser Vektorkomponente durch Auswahl derrecognize blank that such instruments regular 35 of this vector component by selecting the nut

mäßig eine sehr große Anzahl untereinander verbundener Teile verschiedenster Abmessungen und Ausbildungen enthalten, die sich daher bei Schwankungen der Umgebungstemperatur nicht im gleichen Verhältnis ändern. Eine Temperaturschwankung wird daher eine Veränderung der Drehmomente an der Druckstange 10 zur Folge haben, wodurch eine entsprechende Änderung im Ausgangsstrom auftritt, was eine Änderung der Meßkraft vortäuscht.moderately contain a very large number of interconnected parts of various dimensions and designs, which therefore do not change in the same ratio with fluctuations in the ambient temperature. A temperature fluctuation will therefore result in a change in the torques on the push rod 10, as a result of which a corresponding change occurs in the output current, which simulates a change in the measuring force.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß sich die durch eine 45 durchmesser 19,053 mm betragen. Da hierdurch der bestimmte Temperaturschwankung verfälschten Aus- Stab nicht fest im Loch sitzt, wird der Halter 46 horigangssignale bereits zwischen Instrumenten derselben zpntal nach hinten verschoben, bis der Stab fest an Art unterscheiden, ja selbst zwischen Instrumenten, der einen Lochseite in der Platte 40 anliegt, wie dies die genau gleichartig ausgebildet sind. in Fig. 3 dargestellt ist. In dieser Stellung wird derExperience has shown that the diameter through a 45 is 19.053 mm. Since this causes the falsified temperature fluctuation to not sit firmly in the hole, the holder 46 horigangssignale is already shifted backwards between instruments of the same zpntal until the rod differs firmly in type, even between instruments that lie on one side of the hole in the plate 40 How this is exactly the same. is shown in FIG. In this position the

So kann beispielsweise der Ausgangsstrom bei 50 Halter dann mit den Sicherungsschrauben 52 (F i g. 1) einigen Instrumenten infolge einer bestimmten Tem- arretiert. Zunächst wird die Drehlage des Stabes, wie peraturschwankung ansteigen, während er bei ande- F i g. 5 zeigt, derart eingestellt, daß die Richtung der ren Instrumenten derselben Serie absinkt. Die Ausgleichskraft, die beispielsweise von einem Tem-Situation wird weiter dadurch kompliziert, daß sich peraturanstieg herrührt, direkt durch die Schwenkdie Größe und teilweise auch das Vorzeichen der 55 achse 12 der Druckstange 10 hindurchgeht. Bei die-Fehler in der Regel bereits mit einer Verstellung des ser Drehlage haben die Größenänderungen der Aus Meßbereiches des Instrumentes ändern, wenn also
das Lagerteil 30 in der Höhe verschoben wird. Wenn
nun diese Fehler klein wären, dann würde sich hierdurch kein schwerwiegendes Problem erheben. Die 60
in der Praxis auftretenden Fehler sind jedoch recht
beträchtlich und erreichen mehr als 5°/o des Meßwertes bei einem Wechsel der Umgebungstemperatur
um etwa 40° GFor example, the output current at 50 holder can then be locked with the locking screws 52 (FIG. 1) of some instruments as a result of a certain temperature. First of all, the rotational position of the rod, such as temperature fluctuation, will increase, while at other- F i g. 5 shows adjusted so that the direction of the instruments of the same series decreases. The balancing force, for example, by a Tem situation is further complicated by the fact that resulting temperature gauge rose, directly through the Schwenkdie size and partially also the sign of the 55 axis 12 of the push rod 10 passes. In the case of the error usually already with an adjustment of the water rotation position, the size changes have to change the measuring range of the instrument, if so
the bearing part 30 is shifted in height. if
Now if these errors were small, they would not pose a serious problem. The 60
errors occurring in practice are however right
considerable and reach more than 5% of the measured value when the ambient temperature changes
by about 40 ° G

Um derartige Fehlmessungen zu vermeiden, ist, 65 Daraufhin wird der Stab 42 in eine neue Position wie die F i g. 1 und 2 erkennen lassen, an der Druck- verdreht, wie dies beispielsweise in den F i g. 6 und 7 stange 10 eine kleine vertikal liegende Platte 40 befe- dargestellt ist, bei welchen die gemessenen spezistigt. Durch ein rundes Loch in dieser Platte ragt das fischen Fehler durch das temperaturempfindlicheTo avoid such erroneous measurements, is 65 Then, the rod 42 in a new position as the F i g. 1 and 2 can be seen on the pressure twisted, as shown, for example, in FIGS. 6 and 7 rod 10 a small vertically lying plate 40 is shown, in which the measured specifies. The fishing bug protrudes through the temperature-sensitive one through a round hole in this plate

genauen Drehposition des Stabes dem Temperaturgang des Instrumentes angepaßt werden kann, wodurch die Meßfehler infolge von Temperaturschwankungen auf annehmbare Werte senkbar sind.exact rotational position of the rod can be adapted to the temperature range of the instrument, whereby the measurement errors due to temperature fluctuations can be reduced to acceptable values.

Im einzelnen wird dies dadurch erreicht, daß das runde Loch in der Platte 40 einen etwas größeren Durchmesser hat als der Rundstab 42, so daß dieser sehr leicht eingeschoben werden kann. Beispielsweise kann der Stabdurchmesser 19,05 mm und der Lochgleichskraft auf Grund von Temperaturschwankungen keine Wirkung auf das Ausgangssignal des Instrumentes. In detail, this is achieved in that the round hole in the plate 40 has a slightly larger diameter than the round rod 42, so that this can be inserted very easily. For example, the rod diameter 19.05 mm and the force equal to the hole cannot affect the output signal of the instrument due to temperature fluctuations.

In dieser »Null-Kompensations«-Lage wird ein Test durchgeführt, um die Fehlergröße für eine bestimmte Temperaturschwankung (beispielsweise etwa 40° C) am unteren Ende, in der Mitte und im oberen Ende des Instrumentenmeßbereiches zu ermitteln.In this "zero compensation" position, a test is carried out to determine the error size for a specific Temperature fluctuation (for example about 40 ° C) at the lower end, in the middle and in the upper To determine the end of the instrument measuring range.

Claims

Torque that is exerted on the push rod 10 by the rod 42 are compensated for. It was found that a rotational position can always be found for the rod in which the incorrect measurements are reduced to an acceptable value, for example not greater than 0.5% regardless of the setting of the measuring range. It may of course be necessary to first determine the rotational position of the rod for each instrument of certain types through experiments. However, it is much faster to proceed if you fall back on measurements and settings that have been obtained on a large number of similar instruments. For example, it is very easy to set up a table which indicates the best settings of the pointer 48 for any temperature error that was measured with the pointer set to zero compensation and the instrument set to the respective desired measuring range and is therefore characteristic of the greatest zero compensation. Shift in the output signal for a given temperature variation. As a result, as a rule, only one corresponding entry is required for the various temperature checks, whereupon the indicator can be set to the optimal setting and the instrument can then be given to the consumer. From the F i g. 6 and 7 it can be seen that the compensation provided can be either positive or negative as required. In a tried and tested instrument, any compensation in the range of + or - 7% could be provided. It is particularly advantageous to apply the compensating force at a point near the bending axis 12, since the push rod movement for the full measuring range is only a few hundredths! Millimeters and relatively strong forces occur. The rod 42 has practically no effect on the "spring constant" of the system. This is particularly advantageous because installing such a rod does not affect the sensitivity of the instrument. Claims: 4g

1. Compensated force measuring instrument with a measuring force in the direction the measuring force movably mounted compensation element and an arrangement for generating a compensation force acting on the compensation element and counteracting the measuring force, which prevents any noticeable movement of the compensation element prevented under the influence of the measuring force, and one of the compensation organ

associated detector arrangement for generating a feedback signal controlling the compensation force, characterized by a non-deformable mounted bimetal (42) which gives the compensation element (10) a compensation force that changes with fluctuations in the ambient temperature, and an adjusting device (46, 48, 52) for the bimetal ( 42) for changing the vector component of the compensating force imparted to the compensation element (10) in one direction of movement, whereby this vector component can be adjusted according to the temperature behavior of the measuring instrument.

2. Measuring instrument according to claim 1, characterized in that the adjusting device for Set up rotation of the bimetal about an axis lying transversely to the direction of the balancing force is.

3. Measuring instrument according to claim 2, characterized in that the bimetal (42) consists of an elongated bimetal element which is mounted at one end and the other end of which is in pressure contact with the compensation element (10) .

4. Measuring instrument according to claim 3, characterized in that the bimetal (42) is designed as a rod composed of two halves glued together lengthwise, whereby a transverse bending can be achieved with temperature fluctuations, and that this rod is mounted such that its The longitudinal axis is transverse to the longitudinal axis of the compensation element (10) .

5. Measuring instrument according to claim 4, characterized in that the bimetal rod (42) is arranged such that its longitudinal axis is parallel to the axis of rotation of the compensation element.

6. Measuring instrument according to claim 4, characterized in that a holding plate (40) is attached to the compensation member (10) which has a round hole through which the rod (42) protrudes and which forms a seat for this rod in any rotational setting of the same, the holding plate absorbs the full compensating force at each vector angle.

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1 074 777,
660;

German utility model No. 1751 843;
U.S. Patents Nos. 3,100,079, 2,235,210,
212;

Kaspar, Thermo-Bimetalle, Berlin, 1960, pp. 50 and 51.

1 sheet of drawings