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Gerät zum Übermitteln einer Anzeige der Stellung des Schwimmkörpers
eines Strömungsmeßgerätes Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum tJbermitteln
einer Anzeige der Stellung des Schwimmer körpers eines Strömungsmeßgerätes mit veränderlicher
Durchflußfläche. Der Schwimmkörper trägt ein Glied aus magnetischem Material, das
sich in einem im wesentlichen vertikalen Weg entlangbewegt und wobei magnetische
Mittel nahe an diesem Weg angeordnet sind, um eine Anzeige über eine Änderung der
Stellung des Gliedes zu erzeugen.
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Diese magnetischen Mittel bestehen in bekannter Weise aus mehreren
ähnlichen Magneten, die auf verschiedenen Seiten des Weges angeordnet sind und Gebiete
gleicher Polarität aufweisen, die sich über dem Weg gegenüberliegen. Die Magnete
sind so ausgerichtet, daß sie durch das Glied beeinflußt werden.
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Weiter sind die Magnete an Mittel angeschlossen, um bei einer Änderung
der Stellung des Gliedes auf dessen Weg relativ zu den Magneten ein Signal zu erzeugen.
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Es ist ein ebenfalls auf dem magnetischen Prinzip beruhendes Gerät
bekannt, das zur Anzeige von Flüssigkeitsständen dient. Bei diesem Gerät sind in
einem Schwimmer übereinander zwei Ringmagnete angeordnet. Der Schwimmer gleitet
mit Spiel auf einem Rohr, in dem ein weiterer Ringmagnet lose geführt ist. Dieser
Ringmagnet folgt den Bewegungen der beiden anderen Ringmagnete, die in den Schwimmer
eingebaut sind und sich mit diesem ententsprechend dem Flüssigkeitsstand nach oben
oder unten bewegen. Die Höhenlage des in dem Rohr lose geführten Ringmagneten ist
somit ein Maß für den Flüssigkeitsstand und kann zur Steuerung von Anzeigemitteln
herangezogen werden.
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Ein auf dem gleichen Prinzip arbeitender Flüssigkeitsanzeiger ist
bei einem anderen Gerät bekannt.
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Ein auf der Flüssigkeit aufschwimmender Schwimmer trägt einen Permanentmagneten,
der einen in einem Glasrohr befindlichen Anker mitnimmt. Die Stellung des Ankers
ist ein Maß für den Flüssigkeitsstand.
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Ein weiteres Gerät, das ebenfalls bekannt ist, besitzt einen Strömungsmesser,
bei dem ein einen Magneten tragender Meßwertgeber verschieblich in einem Rohr angeordnet
ist, durch welches das zu messende Medium strömt. Der Meßwertgeber wirkt auf eine
außerhalb des Rohres befindliche Elektromagnetspule ein, in der er in Abhängigkeit
von seiner Stellung elektrische Impulse auslöst.
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Demgegenüber liegt die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe darin,
ein auf magnetischer Grundlage arbeitendes Strömungsmeßgerät zu schaffen, bei dem
ein in dem zu messenden Medium befindlicher
Schwimmkörper den Meßwertgeber darstellt
und derart auf Magnete einwirkt, daß sowohl eine große Genauigkeit, eine geringe
Trägheit und hohe Proportionalität erreicht wird.
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Ausgehend von einem Gerät zum Übermitteln einer Anzeige der Stellung
des Schwimmkörpers eines Strömungsmeßgerätes mit veränderlicher Durchflußfläche,
in dem der Schwimmkörper ein Glied aus magnetischem Material trägt, das sich in
einem im wesentlichen vertikalen Weg entlangbewegt und in dem die magnetischen Mittel
nahe an diesem Weg angeordnet sind, um eine Anzeige über eine linderung der Stellung
des Gliedes zu erzeugen, diese magnetischen Mittel aus mehreren ähnlichen Magneten
bestehen, die auf verschiedenen Seiten des Weges angeordnet sind und mit Gebieten
gleicher Polarität, die sich über dem Weg gegenüberliegen, die Magnete so ausgerichtet
sind, daß sie durch das Glied beeinflußt werden und die Magnete an Mittel angeschlossen
sind, um bei einer Änderung der Stellung des Gliedes auf dessen Weg relativ zu den
Magneten ein Signal zu erzeugen, zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß die
Magnete mit Gebieten gleicher Polarität ausgerüstet sind unter einer Kraft gegenseitiger
Abstoßung,
die sich zwischen diesen Gebieten durch den Weg des Gliedes erstreckt und die einer
Modifikation durch das Glied ausgesetzt ist, und daß die Magnete derart beweglich
befestigt sind, daß sich die Gebiete aufeinander zu und voneinander weg bewegen
können, zur Steuerung der Signalmittelverbindung in Abhängigkeit von einer solchen
Modifikation.
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In zweckmäßiger Weiterbildung ist vorgesehen, daß die magnetischen
Mittel zwei symmetrisch auf beiden Seiten des Weges angeordnete Magnete sind und
jeder Magnet schwenkbar um einen Punkt gelagert ist, der von den Gebieten gleicher
Polarität abgelegen ist.
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Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, wenn die Magnete
hochkant stehende Stangen sind, die mit den signalgebenden Mitteln durch eine mechansiche
Gelenkverbindung verbunden sind.
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In weiterer Ausbildung dieses Grundgedankens sieht die Erfindung
eine Anzeige vor, die mit pneumatischen Mitteln arbeitet und damit sowohl eine Fernanzeige
als auch eine Korrektur zuläßt. Hierzu ist vorgesehen, daß die signalgebenden Mittel
Kammermittel umfassen, die ein unter Druck stehendes Medium aufnehmen und einen
einstellbaren Auslaß aufweisen, und die Verbindung der Magnete mit den signalgebenden
Mitteln so ausgebildet ist, daß der Auslaß in Abhängigkeit von Änderungen der Abstoßungskraft
zwischen den Gebieten der Magnete einstellbar ist.
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Besonders zweckmäßig ist, daß das signalgebende Mittel ein Nadelventilelement
enthält, das einstellbar an dem Auslaß angeordnet ist, mit dem die Magnete verbunden
sind.
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In einer speziellen Ausführung ist weiter vorgesehen, daß das von
dem Schwimmkörper getragene Glied eine hochkant stehende Stange aus Weicheisen ist
und die Stange und die Magnete relativ zueinander so angeordnet sind, daß bei einer
Bewegung der Stange aus einer Stellung vollständig außerhalb eines Ortes zwischen
den Gebieten in eine Stellung vollständig innerhalb dieses Ortes die Abstoßungskraft
zwischen den Magnetgebieten durch die Einwirkung des Eisens der Stange progressiv
herabgesetzt wird.
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Hierbei hat sich als zweckmäßig herausgestellt, daß die Magnete als
vertikal entlang dem Weg des Gliedes bewegliche Meßmittel ausgebildet sind, Verschiebemittel
zum Verschieben der Meßmittel vorgesehen sind, zusammen mit steuernden Mitteln,
die von den signalgebenden Mitteln in Abhängigkeit von Änderungen der Abstoßungskraft
zwischen den Gebieten der Magnete gesteuert werden und die Verschiebemittel steuern.
Dabei ist die Länge der Stange größer als der Bewegungsbereich des Schwimmkörpers,
während das Meßmittel und das Mittel zum Steuern des Verschiebemittels gegenseitig
so angeordnet sind daß die vorgegebene Lagerelation des Gliedes zu den Magneten
eine Stellung ist, in der ein Ende des Gliedes an einem Zwischenpunkt der Stellung
zwischen den vorgenannten Magnetgebieten angeordnet ist, wobei das steuernde Mittel
selektiv auf eine Erhöhung oder Abnahme der Abstoßungskraft anspricht gemäß der
Richtung der Bewegung des Gliedes weg von dieser Lagerelation.
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Bei dieser Ausführung sieht die Erfindung vor, daß das Verschiebemittel
ein pneumatisches Mittel mit einem mit dem Meßmittel verbundenen beweglichen Element
umfaßt und das steuernde Mittel ein
von den signalgebenden Mitteln betätigtes Ventilmittel
ist. Hierbei treibt das pneumatische Mittel das Meßmittel in einer Richtung an,
während das Verschiebemittel Federmittel zum Bewegen des Meßmittels in der entgegengesetzten
Richtung enthält und die Ventilmittel so angeordnet sind, daß sie dem pneumatischen
Mittel Strömung zuleiten und die Strömung wieder von diesem abnehmen.
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Im einzelnen ist vorgesehen, daß das pneumatische Mittel ein expandierbares
Kammermittel umfaßt, in dem sich der Druck in Abhängigkeit von der Stellung des
Meßmittels ändert, mit der expandierbaren Kammer in Verbindung stehende Druckmeßmittel
vorgesehen sind.
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Gemäß der Erfindung umfaßt die Verbindung zwischen dem Verschiebemittel
und dem Meßmittel ein von dem Verschiebemittel getragenes Antriebselement und einstellbare
Verbindungsmittel zwischen dem Element und dem Meßmittel sowie Mittel, die auf die
Stellung des Antriebselementes ansprechen und das Verbindungsmittel einstellen,
um die Relativlagen des Antriebselementes und des Meßmittels in Übereinstimmung
mit einer vorgegebenen mathematischen Beziehung zu verändern. Bei dieser Ausführung
trägt das Antriebselement einen Indikator, der mit dem Anzeigemittel zusammenwirkt.
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Schließlich sieht die Erfindung noch vor, daß das Mittel zum Verändern
der Relativlagen des Antriebselementes und des Meßmittels zwei von dem Antriebselement
vertikal bewegte Rollen umfaßt, eine dieser Rollen unmittelbar von dem Element und
die andere dieser Rollen von dem Verbindungsmittel getragen wird und transversal
bewegbar ist, um eine Lageeinstellung des Verbindungsmittels zwischen dem Antriebselement
und dem Meßmittel zu bewirken, mit den Rollen im Eingriff liegende senkrechte Nokkenflächen
vorgesehen sind und die Nockenfläche für die Rolle, die von dem Verbindungsmittel
getragen wird, gegenüber der anderen Nockenfläche eine kurvenförmige Gestalt hat.
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Am Beispiel von zwei Ausführungsformen wird das erfindungsgemäße
Gerät im folgenden weiter erläutert. Hierzu dient auch die Zeichnung. In der Zeichnung
ist F i g. 1 eine schematische und teilweise vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Gerätes, F i g. 2 eine schaubildliche Darstellung der Abhängigkeit
der Stellung der Weicheisenstange von dem Luftdruck, F i g. 3 eine schematische
und teilweise vereinfachte Darstellung der mit pneumatischen und Korrekturmitteln
arbeitenden Ausführungsform und F i g. 4 eine Darstellung einer Einzelheit.
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F i g. 1 zeigt den Strömungsmesser 10 mit einem sich konisch erweiternden
vertikalen Rohr 11, durch das das zu messende Medium, z. B. eine Flüssigkeit, fließt.
Diese tritt am Einlaß 12 am Boden ein und am Auslaßl3 in der Nähe des oberen Endes
aus.
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In dem Rohr 11 befindet sich ein Schwimmkörper 15, der an seinem oberen
Ende eine Meßscheibe 16 trägt, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des Rohres
11 an oder in der Nähe von dessen unterem Ende gleich oder um ein nur sehr geringes
Maß kleiner ist. Der Schwimmkörper 15 ist im wesentlichen zylindrisch.
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Der Schwimmkörper 15 trägt eine Stange 18, die mindestens in ihrem
oberen Teil eine Weicheisenstange
19 ist. Die Stangen 18, 19 sind
zweckmäßig dünn, obgleich sie in Fig. 1 aus Gründen der Klarheit verhältnismäßig
massiv dargestellt sind. Die Stangen 18, 19 sind in einem Führungsrohr 20 frei beweglich,
das auf dem Rohr 11 aufsitzt und an seinem oberen Ende verschlossen ist. Das Rohr
20 besteht aus einem nichtmagnetischen Werkstoff.
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Das Meßmittel 22 besteht aus zwei Dauermagneten, z.B. zwei Stabmagneten
23, 24, die auf den beiden Seiten der Weicheisenstange 19 außerhalb des Rohres 20
angeordnet sind. Gleiche Pole der Magnete liegen sich gegenüber, so daß z. B. die
Nordpole 25, 26 der Magnete 23, 24 oben liegen. Die Magnete sind um Punkte27, 28
schwenkbar gelagert.
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Die Magnete 23, 24 sind mit Winkelhebeln 35, 36 verbunden, die an
die Betätigungsstange 37 des Nadelventilelementes 30 angelenkt sind.
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Bei einer Abwärtsbewegung der Weicheisenstange 19 aus ihrer gezeigten
Lage, d. h. bei einem Absinken des Schwimmkörpers 15, werden die Magnete besonders
an ihren Nordpolen 25, 26 stärker voneinander abgestoßen. Hierbei werden die Magnete
um die Punkte 27, 28 nach außen schwingen in Richtung auf die in strichpunktierten
Linien 23 a, 24 a dargestellte Lage, wobei sie auf das Nadelventilelement 30 eine
größere Schließkraft ausüben, so daß sich in der Leitung 33 Luftdruck aufbauen kann.
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Bei der Zurückbewegung der Weicheisenstange 19 in die gezeigte Stellung
zwischen den Magneten, z. B. durch einen Anstieg der Strömung durch den Strömungsmesser
10, öffnet die Stange 19 einen Weg geringeren magnetischen Widerstandes für den
äußeren Fluß jedes Magneten, so daß ihre gegenseitige Abstoßungskraft herabgesetzt
wird. Die Betätigungsstange 37 und das Nadelventilelement 30 bewegen sich nach unten,
um den Druck in der Leitung 33 etwas abzulassen. Der Leitung 33 wird Druckluft zugeführt.
Das erfolgt über eine Einschnürung 38.
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Dieser Druck hält der Ventilschließkraft das Gleichgewicht, die durch
die sich gegenseitig abstoßenden Magnete 23, 24 ausgeübt wird. Wenn die Abstoßungskraft
der Magnete 23, 24 herabgesetzt wird (z.B. durch Einschieben der Stange 19 aus einer
tieferen Lage in die gezeigte Lage, wird auf das Ventilelement 30 eine geringere
Kraft ausgeübt. Es kann sich weiter öffnen, so daß mehr Luft abströmen kann und
der Druck unterhalb der Einschnürung 38 sinkt. Der in der Leitung 33 herrschende
Druck, der sich an dem Druckmesser 40 ablesen läßt, zeigt somit die Stellung des
Schwimmkörpers 15 und die Größe der Strömung durch den Strömungsmesser 10 an.
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Wird die Weicheisenstange 19 z.B. durch Ansteigen des Schwimmkörpers
15 infolge einer noch größeren Strömung nach oben bewegt, wird der Nebenschlußpfad
für den magnetischen Fluß größer, und die Magnete bewegen sich weiter nach innen
in Richtung auf die in gestrichelten Linien gezeigte Stellung 23 b, 24 b. Bei dieser
Verschiebung der Stange 19 wird die Abstoßungskraft der Magnete 23, 24 noch weiter
herabgesetzt, und das Nadelventilelement 30 bewegt sich in Öffnungsstellung und
ein weiterer Druckabfall tritt auf.
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Der Druck in der Leitung 33 ist somit proportional zu der Lage des
Schwimmkörpers 15. Befindet sich das obere Ende 21 der Stange in oder oberhalb der
höchsten Stellung C, sind die Magnete 23, 24 völlig überbrückt und das Ventil ist
am weitesten offen.
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An oder unterhalb der untersten Stellung befindet
sich das Stangenende
21 im wesentlichen unterhalb der Magnete 23, 24, und deren gegenseitige Abstoßung
hält das Nadelventilelement 30 fast in Schließstellung. In einer Mittellage B besteht
eine entsprechende Mittelöffnung des Ventils.
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Die Luft wird mit einem Druck in die Leitung 33 eingeführt, so daß
immer etwas Luft an dem Nadelventilelement 30 vorbeiströmt. Der Querschnitt der
Einschnürung 38 ist vorzugsweise nicht größer als ein Bruchteil des Auslasses32.
Infolgedessen wird nur eine verhältnismäßig geringe Öffnungsbewegung des Nadelventilelementes
30 benötigt, um den Druck in der Leitung 33 auf nahezu Atmosphärendruck abzusenken.
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Der Druckmesser 40 gibt eine Anzeige der Höhenlage des Schwimmkörpers
15 in einem Bereich, der der vertikalen Höhe der Magnete 23, 24 zwischen den Lagen
und C entspricht, wobei höhere Druckablesungen tiefere Stellungen der Weicheisenstange
19 darstellen und umgekehrt. Das Verhältnis zwischen dem Druck und der Stangenstellung
wird in F i g. 2 angegeben, d. h. besonders das Verhältnis zwischen dem oberen Ende
21 der Stange und den verschiedenen Höhenlagen A, B, C der Magnete 23, 24.
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Oberhalb des Gebietes C und unterhalb des Gebietes A hat die Lage
der Stange 19 nur verhältnismäßig geringe Auswirkungen. Es tritt jedoch ein sehr
wesentlicher Druckabfall ein, wenn die Stange 19 über den Punkt bis zu der Höhe
C steigt. Über einem beträchtlichen Mittelteil dieses Bereiches ist die Abhängigkeit
geradezu linear, d. h., die Kurve ist im wesentlichen eine gerade Linie. Die Druckablesungen
an dem Druckmesser 40 stellen somit über dem mittleren geradlinigen Teil der Kurve
in Fig. 2 eine lineare Messung der Strömungsänderungen in dem Strömungsmesser 10
dar.
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Für höchste Genauigkeit und für ein Minimum von bei der Montage vorzunehmender
empirischer Einstellungen enthält der Strömungsmesser vorzugsweise ein Servosystem,
z. B. pneumatische Mittel. Der in Fig.3 gezeigte Strömungsmesser 10 enthält das
vertikale kegelige Rohr 11 mit dem Schwimmkörper 15, der die Weicheisenstange 19
in dem abgeschlossenen Führungsrohr 20 trägt. Das Meßmettel 22 ist so ausgebildet,
daß es sich an dem Rohr 20 auf und ab bewegt und damit den Bewegungen der Stange
19 foIgen kann. In weiteren Einzelheiten entspricht das Meßmittel 22 im wesentlichen
der in F i g. 1 gezeigten Ausführung. Die Leitung 33 jedoch, die an dem Sitz des
Nadelventilelementes 30 offen ist, verlängert sich über einen Schlauch 42 bis zu
der oberen Kammer 44 eines Kammergehäuses 45 einer Ventilsteuervorrichtung 46. Das
Meßmittel 22 wird von dem Gehäuse 47 umschlossen. Es ist an einer Stange 48 befestigt,
die ihrerseits von weiter unten beschriebenen Mitteln gehalten und bewegt wird.
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Die Kammer 44 der Ventilsteuervorrichtung 46 ist über Leitungen 49,
50 an eine Luftdruckquelle 48 a angeschlossen. In der Leitung 50 ist eine Einschnürung
38 in F i g. 1 entspricht. Die Vorrichtung 46 enthält eine das untere Ende der Kammer
44 abschließende Membran 52, die die letztere zu einer Expansionskammer macht. Die
Membran 52 wird durch eine Druckfeder 53 nach oben gedrückt. Die Feder 53 stützt
sich auf einer Halterung 54 ab, die von einer Mutter 55 getragen wird, die auf das
Ventil 56 aufgeschraubt ist, so daß die Vorspannung der Feder 53 eingestellt werden
kann.
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Ein Ventilstößel 57 wird durch eine Feder 58 gegen die Unterseite
der Membran 52 gedrückt. Der Ventilstößel durchläuft eine Büchse 60, die im Ventil
56 sitzt, und trägt in einem Abstand zueinander zwei zylindrische Verschlußelemente
61, 62, die mit engem Gleitsitz in der Büchse 60 liegen. Diese Anordnung stellt
somit ein von der Membran 52 betätigtes Schieberventil dar. Die Büchse 60 weist
zwei in einem senkrechten Abstand voneinander liegende Ventilöffnungen 63, 64 auf,
die derart mit den Verschlußelementen 61, 62 zusammenwirken, daß das Element 61
in einer Mittel- oder Normalstellung der Membran die Ventilöffnung 63 schließt.
Bei in der Kammer 44 ansteigendem Druck wird der Stößel 57 nach unten gedrückt,
so daß die Öffnung 63 über den oberen Teil der Büchse 60 mit der Atmosphäre verbunden
wird, während das Element 61 eine Verbindung mit der Öffnung 64 verhindert.
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Bei einem Abfall des Druckes in der Kammer 44 steigt der Stößel 57
nach oben und hebt das Verschluß element 61, so daß die Öffnungen 63 und 64 verbunden
werden. Das Verschluß element 62 verschließt nicht nur das untere Ende der Büchse
60 und führt den Ventilstößel 57, sondern hält auch das Verschlußelement 61 im Gleichgewicht,
was die auf dieses ausgeübten Kräfte betrifft, die durch den Druck der durch die
Ventilöffnung54 zugeführten Luft ausgeübt werden. Die Ventileinstellung wird daher
durch Druckänderungen nicht beeinflußt. Die Öffnung 64 erhält Druckluft von der
Druckluftquelle 48 über eine Leitung 65 zugeführt, während die Öffnung 63 über eine
Leitung 67 mit der Kolbenkammer 68 eines pneumatischen Schiebemittels 70 in Verbindung
steht.
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Das Schiebemittel70, das das Meßmittel 22 verschiebt, so daß dieses
den Bewegungen der Stange 19 und des Schwimmkörpers 15 folgt, besteht aus einem
Gehäuse 72, das die Kammer 68 an seinem Boden umschließt, und aus einem darin beweglichen
zylindrischen Hohlkolben 73, der an seinem oberen Ende abgeschlossen ist und an
seinem unteren Ende zu der Kammer 68 offen ist. Eine Abrollmembran zwischen dem
Gehäuse 72 und dem zylindrischen Kolben 73 dichtet den ringförmigen Raum zwischen
dem Kolben 73 und dem Gehäuse 72 ab. Diese Membran besteht aus einer Manschette
aus hochflexiblem Material, die mit ihren sich gegenüberliegenden Enden mit dem
Gehäuse 72 bzw. mit dem Kolben 78 verbunden und derart ausgebildet ist, daß sie
sich bei einer Bewegung des Kolbens 73 in mehr oder weniger größerem Maß auf sich
selbst abrollt, so daß sie sich in der Tat um ihre kreisförmige Faltkante 75 abwälzt.
Der Kolben wird durch eine Zugfeder 76 nach unten gedrückt. Die Feder läuft vom
oberen Ende des Kolbens bis zu einer Klemmbüchse 77, die auf einen Haltestift 78
aufgeschraubt ist, der zum Einstellen der Vorspannung der Feder 76 verdrehbar ist.
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Der Kolben 73 enthält Mittel, um z. B. Nichtlinearität des Ansteigens
des Schwimmkörpers 15 gegenüber Änderungen im Durchlauf durch das Rohr 11 zu korrigieren.
Zu diesem Zweck ist ein Führungsteil vorgesehen, das ein Antriebselement 80 aufweist,
das auf dem Kolben 73 sitzt. Eine Rolle 81, die an einem Arm 82 gelagert ist, liegt
auf einer Nockenfläche 83 auf, die eine vertikale geradlinige Bewegung der Rolle
gewährleistet. Bei 85 ist an einem nach unten ragenden Arm des Antriebs elementes
80 ein
Winkelhebel 86 angelenkt, an dessen nach oben ragendem Arm 87 eine zweite
Rolle 88 angebracht ist, die an einer im wesentlichen senkrechten Nockenfläche 89
eines Nockengliedes 90 anliegt. Der horizontale Arm 91 des Winkelhebels 86 ist an
das obere Ende der Stange 48 angelenkt. Eine Feder 92 setzt den Winkelhebel 86 entgegengesetzt
zur Uhrzeigerrichtung unter Vorspannung, so daß die Rolle 88 auf der Nockenfläche
89 aufliegt. Diese ist entsprechend der Charakteristik des Rohres 11 geformt.
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Zum Beispiel ist die Nockenfläche 89 konkav, so daß die Verschiebungen
des beweglichen Elementes 73 und von dessen Antriebselement 80 linear proportional
zu Schwankungen der Strömung werden.
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Eine vollständigere Erläuterung einer Form des Meßmittels 22 wird
in Fig.4 gegeben. Diese zeigt das Führungsrohr 20 und eine Führungsstange 93.
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Eine kastenähnliche Halterung 94 aus unmagnetischem Material trägt
einen Bügel 95, durch den die Stange 93 durchtritt. Weiter ist der Auslaß 32 eingezeichnet
und ein Rohranschluß 96, an dem die Leitung 33 und ein Schlauch 42 befestigt sind.
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Die Magnete 23, 24 werden von Halterungen 97, 98 getragen, die um
ein Lager100 schwingen. Die Halterungen 97, 98 weisen Arme 101 bzw. 102, die den
Armen 35, 36 aus F i g. 1 entsprechen, auf. Ihre inneren Enden sind durch ein Gelenk
104 verbunden.
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Einer der Arme weist noch eine Verbindungsstange 105 zur Betätigung
des Ventilelementes 30 auf. Zu der Halterung 94 gehören auch noch Führungsglieder
107, 108. Eine Schraube 109 dient zum Einstellen der Winkellage des Magnetes 24
gegenüber dem Arm 102 und der Stange 105, über die die magnetischen Abstoßungskräfte
auf das Nadelventilelement 30 übertragen werden.
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Das in Fig.4 gezeigte Meßmittel wird von der Stange 48 nach oben
und nach unten bewegt. Hierbei ergibt sich ein Schiebesitz mit der Stange 93 und
den neben dem Rohr 20 liegenden Teilen der Halterung.
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Es wird jetzt wieder auf F i g. 3 Bezug genommen, in der die Teile
im Zustand des Gleichgewichts dargestellt sind. Das obere Ende 21 der Stange 19
befindet sich auf einer vorbestimmten Höhe mehr oder weniger in der Mitte zwischen
dem oberen und dem unteren Ende der Magnete23,24. Das heißt, daß die Anfangseinstellung
der Ventilsteuervorrichtung 46 so gewählt ist, daß bei der angegebenen Mittelstellung
der Stange 19 der Druck in der Kammer 44 den Ventilstößel 57 einstellt, wobei dessen
Verschluß element 61 die Ventilöffnung 63 sperrt. In der dann abgeschlossenen Kolbenkammer
68 ist dann keine Druckänderung möglich, so daß das Meßmittel 22 in der angenommenen
Stellung des Kolbens gehalten wird.
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Es sei angenommen, daß die durch das Rohr 11 durchtretende Strömung
ansteigt. Die Stange 19 wird durch den Schwimmkörper 15 angehoben und die Abstoßung
der Magnete 23 und 24 wird herabgesetzt.
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Auf das Ventilelement30 wirkt weniger Kraft ein.
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Es öffnet sich weiter. Der Druck in der Kammer 44 nimmt ab, und die
Membran 52 verschiebt sich unter Einwirkung der Feder 53 nach oben. Der Ventilstößel
57 bewegt sich ebenso nach oben. Das Verschlußelement 61 wird in eine Stellung gehoben,
in der es die Öffnung63 freigibt und den Durchtritt von Druckluft aus der Quelle
48 a über 45, 65, die Öffnung 64, das Innere der Büchse 60, die Öffnung
63
und die Leitung 67 in die Kammer 68 ermöglicht.
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Infolgedessen steigt das bewegliche Element 73 der Servovorrichtung
und nimmt das Meßmittel 22 mit.
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Während der Aufwärtsbewegung bewegen sich die Magnete 23, 24 gegenüber
dem Ende 21 der Stange 19 nach oben. Demnach steigt die Abstoßungskraft, so daß
eine größere Schließkraft auf das Nadelventilelement 30 ausgeübt wird. Diese Wirkung
dauert an, bis die Normalstellung des Meßmittels gegenüber der Stange 19 wieder
erreicht und in der Kammer 44 der ursprüngliche, normale Druck wiederhergestellt
wird. Das Ventil 56 wird dann in seine gezeigte Lage zurückbewegt und unterbricht
dabei die Luftzufuhr zur Kammer 68 und verschließt diese, so daß das bewegliche
Element 73 augenblicklich zur Ruhe gebracht wird. Die auf das Nadelventilelement
30 einwirkende erhöhte Schließkraft wird durch den in dem Schlauch 42 und der Kammer
44 angestiegenen Druck ausgeglichen. Auf diese Weise ist das Meßmittel bewegt worden,
um der Lageänderung der Stange 19 und damit des Schwimmkörpers 15 zu folgen.
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Wenn die Strömung durch das Rohr 11 abnimmt, so daß die Stange 19
fällt, übt die entsprechend größere Abstoßung der Magnete 23, 24 eine größere Schließkraft
auf das Nadelventilelement 30 aus, wobei der Druck in der Kammer 44 ansteigt und
das Verschlußelement 61 nach unten gedrückt wird.
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Hierbei wird Luft aus der Kammer 68 über die Leitung 67, die Öffnung
63 und den oberen Abschnitt der Büchse 60 abgelassen. Die auf das bewegliche Element
73 einwirkende Kraft wird entsprechend verringert, und dieses sinkt unter der Einwirkung
seiner Feder 76 nach unten, wobei das Meßmittel 22 der Stange 19 folgt und eine
neue Lage einnimmt, in der die Normalrelation zwischen Stange 19 und Magneten 23,
24 wiederhergestellt und der Normaldruck in der Kammer 44 aufgebaut wird. Unter
diesen Bedingungen wird ein Druckverlust in der Kammer 68 durch das Wiedereinstellen
des Verschlußelementes 61 unterbunden, so daß das bewegliche Element 73 und das
Meßmittel in der gewünschten neuen Lage angehalten werden. Das Meßmittel 22 folgt
damit den Bewegungen des Schwimmkörpers 15 genau und hält eine entsprechende Vertikallage
ein, wobei weder auf die Weicheisenstange 19 noch auf den Schwimmkörper 15 eine
Kraft ausgeübt wird.
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Auf Grund der Verbindung mit dem Meßmittel über den Winkelhebel 86,
dessen Rolle 88 durch die Nockenfläche89 geführt wird, wird eine genaue Nachfolgebewegung
des Meßmittels, die gegenüber den Strömungsänderungen tatsächlich nicht linear sein
kann, in eine Vertikalbewegung des Antriebselementes 80 umgewandelt, die gegenüber
den Strömungsänderungen in genau linearer Beziehung stehen kann. Entsprechend läßt
sich ein Anzeigeelement 115 in Form einer Skala anordnen, über die ein von dem Antriebselement
80 getragener Indikator 116 streicht. Die Skala wird in Strömungseinheiten geeicht.
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Eine Leitung 118 geht von der Kammer 68 aus und überträgt den in
der Kammer herrschenden Druck auf einen Druckmesser 120. Da die einzige auf das
bewegliche Element 73 einwirkende Rückstellkraft von der Feder 76 kommt, schwankt
die Stellung des Elementes73 linear mit dem Druck in der Kammer 68. Da dieser Druck
unmittelbar von der Stellung des Schwimmkörpers 15 bestimmt wird,
sind die Angaben
des Druckmessers 120 exakt ausdeutbar als Stärke der durch das Rohr 11 durchtretenden
Strömung.
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Die Einrichtung läßt sich mühelos verstellen, um sich den besonderen
Anforderungen von verschiedenen Strömungsmessern oder Schwimmkörpern anzupassen.
Zum Beispiel ist der Haltestift 78 in dem Verschiebemittel 70 derart einstellbar,
daß es den Indikator 116 auf das untere Ende des Anzeigeelementes 115 ausrichtet.
Die Verbindungsstange 48 läßt sich durch ihre Schraubverbindung mit dem Meßmittel
22 (F i g. 3) verstellen, so daß sie den Abstand zwischen dem Arm 91 und dem Meßmittel
verändert, so daß das bewegliche Element 73 auf seine Nullmarke gestellt wird, wenn
sich der Schwimmkörper 15 in Nullstellung befindet.
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Eine weitere Verstellung ist bei dem Nockenglied 90 möglich. Für
dessen unteres Ende ist ein Drehlager 121 vorgesehen, und dessen oberes Ende wird
mit einer Schraube 122 gehalten, die in einen Schlitz 123 eingesteckt ist. Durch
Verstellen des Nockengliedes 90 mit der Schraube 122 läßt sich die Übertragungsbreite
verändern. Das heißt, das Einstellen des Bereiches ermöglicht eine Anpassung der
Einrichtung an ein Rohr 11, bei dem der Bewegungsbereich des Schwimmkörpers 15 nicht
exakt der gleiche ist wie die vertikale Höhe des Anzeigeelementes 115. Der in der
Kammer 44 herrschende Druck wird an einem Druckmesser 125 abgelesen.