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Vorrichtung zum Umwandeln von Druckimpulsen in elektrische Ausgangssignale
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln von Druckimpulsen in elektrische
Ausgangssignale und geht aus von einer bekannten Vorrichtung dieser Art mit einer
Vorrichtung zum Umwandeln von Druckimpulsen in elektrische Ausgangssignale mit einem
Gehäuse, das eine durch eine bewegliche Wand abgeschlossene Kammer aufweist, die
eine an der beweglichen Wand befestigte Welle mit einem Kern aufnimmt, der von einem
Spulenträger umgeben ist, der für einen Differentialtransformator aus einer an eine
Spannungsquelle angeschlossenen Primärwicklung und einer Sekundärwicklung zur Erzeugung
der Ausgangssignale ausgeführt ist, wobei der Spulenträger relativ zum Kern gegen
die Kraft einer Feder durch von außen zugängliche Stellschrauben axial einstellbar
ist.
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Bei einer solchen bekannten Vorrichtung durchsetzt der Spulenträger
mit einer Welle eine feste Wand der Kammer, die der beweglichen Wand gegenüberliegt.
Das Ende dieser nur durch eine Gummiringdichtung gegen Verdrehung gehaltenen Welle
ist mit Gewinde versehen, auf das eine Einstellmutter geschraubt ist, die einerseits
an einer von der Welle durchsetzten Lagerbuchse anliegt und an deren anderem Ende
eine Stellschraube angreift, die in einer an der festen Wand angebrachten Konsole
angeordnet ist, um die Einstellmutter in ihrer eingestellten Stellung festzuklemmen.
Dabei ist der Spulenträger gegenüber dem Kern verdrehbar. Auch können Ungenauigkeiten
der Einstellung durch das unvermeidliche Gewindespiel zwischen Welle und Einstellmutter
beim Festklemmen der Einstellmutter mittels der Stellschraube auftreten. Außerdem
können Temperatureinflüsse eine Verstellung bewirken. Einen Spulenträger, der gegen
die Kraft einer Feder axial einstellbar ist, zeigt diese bekannte Vorrichtung nicht.
Eine solche Anordnung ist jedoch bei einer anderen bekannten Meßdose vorgesehen,
die an sich einen völlig anderen Aufbau als der Erfindungsgegenstand aufweist und
bei der ein mit einem plattenförmigen, an einer Membrane befestigten Anker zusammenwirkender
Topfmagnet mittels einer Feinmeßtrommel gegen eine zwischen dem Topfmagnet und der
Feinmeßtrommel angeordnete Druckfeder axial verstellbar ist.
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Die Feinmeßtrommel und die Druckfeder wirken in diesem Fall nicht
gegeneinander, sondern gleichsinnig, so daß Temperatureinflüsse ebenso wie bei der
zuvor erwähnten Vorrichtung zu einer Verstellung der Vorrichtung führen können.
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Es ist ferner eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Verstellung
durch Verdrehung des eine Gewindeverbindung aufweisenden Spulenträgers auf dem Gehäuse
durchgeführt wird. Hierbei kann das sich nach einer gewissen Verdrehung einstellende
Gewindespiel nicht berücksichtigt werden, und im übrigen führt das Anziehen einer
Blockierschraube zur Feststellung der eingestellten Stellung auch zu Reaktionskräften,
die die vorherige Einstellung wieder verändern können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
bei der die genannten Nachteile beseitigt werden, wobei neben einer robusten Ausbildung
und geschützten Unterbringung der empfindlichen Teile eine feinere, spielfreie Einstellung
und Unempfindlichkeit gegen äußere Einflüsse, wie Temperatur, Feuchtigkeit und Verunreinigungen
und ferner ein einfacher, leicht zu montierender Aufbau erreicht werden sollen,
um eine wirtschaftliche Fertigung zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Feder
an der von den Einstellschrauben abgekehrten Seite des unverdrehbar im Gehäuse angeordneten
Spulenträgers angeordnet ist.
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Mit der Erfindung wird ein Gerät geschaffen, das eine äußerst präzise
Einstellung bei einfachster Ausbildung und daher wirtschaftlicher Herstellung gestattet
und deren mechanisches Gleichgewicht von Temperaturschwankungen oder Spiel an den
Einstellungsmitteln nicht beeinflußt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind der Spulenträger
mit Transformator und der Kern in einer Aufnahmekammer des Gehäuses ange-
ordnet,
welche beiderseits durch bewegliche, mit dem den Kern tragenden Schaft verbundene
Wände, die Teile von beiderseits symmetrisch angeordneten Druckkammern sind, von
dem Druck isoliert sind.
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Diese Ausführung gestattet, daß die Vorrichtung wahlweise sowohl
auf einfache Druckimpulse als auch auf Differentialimpulse ansprechend Verwendung
finden kann. Außerdem schließt die Anordnung des Spulenträgers mit Transformator
und Kern in einer geschlossenen Aufnahmekammer jegliche Einflüsse durch Feuchtigkeit
oder Verunreinigungen, die mit dem unter Druck stehenden Medium mitgeführt werden,
aus.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß jede bewegliche
Wand den Boden eines Faltenbalgs bildet, der an einer einen Durchgang zur Druckkammer
aufweisenden Trägerplatte befestigt ist, die zusammen mit einer die Seitenwand des
Gehäuses bildenden, die Druckkammer aufweisenden Platte am Gehäuse befestigt ist.
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Um die verschiedenen Teile der Vorrichtung in ihrer Stellung zueinander
festzulegen und den Spulenträger unverdrehbar, jedoch axial gleitend zu halten,
ist vorgesehen, daß das Gehäuse stellungsbestimmende Stifte aufweist, die sowohl
den Spulenträger axial gleitend als auch die Trägerplatten der Faltenbälge und die
Seitenwände des Gehäuses in zuzueinander festgelegten Stellungen halten.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Spulenträger
gegen die Kraft einer gewellten Ringfeder verstellbar ist.
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Diese Anordnung einer gewellten Ringfeder gewährleistet einen sich
gleichmäßig auf den ganzen Umfang verteilenden Kraftangriff der Feder. Weiterhin
trägt sie wesentlich zu einer kompakten Bauweise der Vorrichtung bei.
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Die Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
an Hand der Zeichnungen klarer verständlich. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht
der Umwandlervorrichtung, Fig. 2 eine Bodenansicht der Umwandlervorrichtung, in
der die beiden Druckanschlüsse gezeigt sind, F i g. 3 einen vergrößerten Schnitt,
im wesentlichen nach der Linie III-III in F i g. 1, F i g. 4 einen vergrößerten
Schnitt, im wesentlichen nach der Linie IV-IV in F i g. 2, F i g. 5 einen vertikalen
Schnitt einer der Gehäusewände mit dem darin angeordneten Druckkanalanschluß, Fig.
6 eine Seitenansicht des mittleren Gehäuseteils, teilweise geschnitten, F i g. 7
eine Draufsicht auf den in F i g. 6 gezeigten mittleren Gehäuseteil, von der linken
Seite der Fig. 6 gesehen, wobei die Einführöffnungen für elektrische Leitungen gezeigt
sind, F i g. 8 einen Schnitt, im wesentlichen entlang der Linie VIII-VIII in der
F i g. 6, teilweise ausgebrochen, um die Stellungs- und Montagestifte zu zeigen,
Fig. 9 eine Stirnansicht einer der Faltenbalgbaugruppen, F i g. 10 eine Seitenansicht
der Faltenbalgbaugruppe nach F i g. 9, von der rechten Seite der F i g. 9 gesehen,
F i g. 11 einen Schnitt, im wesentlichen entlang der Linie XI-XI in der F i g. 9,
wobei die Lage des Faltenbalges in strichpunktierten Linien gezeigt ist,
F i g. 12
eine Draufsicht auf den Spulenträger der Vorrichtung, F i g. 13 eine Seitenansicht
des in F i g. 12 gezeigten Spulenträgers, von der rechten Seite der Fig. 12 gesehen,
F i g. 14 einen Schnitt, im wesentlichen entlang der Linie XIV-XIV in der F i g.
12, F i g. 15 einen Teilschnitt, im wesentlichen entlang der Linie XV-XV in der
F i g. 12, Fig. 16 eine Endansicht der Spule mit den elektrischen Anschlüssen, F
i g. 17 einen senkrechten Schnitt der in Fig. 16 gezeigten Spule, F i g. 18 eine
Draufsicht einer gewellten Feder, die zur abgefederten Lagerung des Spulenträgers
dient, Fig. 19 einen Schnitt, im wesentlichen entlang der Linie XIX-xIX in der F
i g. 18, Fig. 20 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, des auf dem Schaft angeordneten
Kerns, in der die Anbringung von Abstandshülsen gezeigt ist, die den Kern relativ
zum Schaft in Stellung halten, F i g. 21 ein Schaltbild der Spule.
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In den Zeichnungen, insbesondere in den Fig. 1 und 2, ist eine Umwandlervorrichtung
10 gezeigt, die zwei Gehäuseendwändel2 aufweist, die an beiden Seiten eines mittleren
Gehäuses 14 befestigt sind. Wie aus den F i g. 1 und 4 klar ersichtlich ist, hat
jede der Seitenwände 12, die vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt
sind, einen ebenen Abschnitt 16. Die vier Ecken des ebenen Abschnitts 16 sind mit
Durchgangslöchern für Befestigungsschrauben 18 versehen, die die Seitenwände 12,
Faltenbalgbaugruppen 90 und das Gehäuse 14 miteinander verbinden. Zwischen den vier
Schrauben 18 ist auf dem ebenen Abschnitt 16 ein vorspringender, einteilig ausgebildeter
Ansatz 20 vorgesehen, der mit einem zum Inneren führenden Druckkanal 34 versehen
ist.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, erstreckt sich vom Boden der Umwandlervorrichtung
10 zwischen gegenüberliegenden parallelen Seiten der Seitenwände 12 ein verhältnismäßig
großer halbkreisförmiger Abschnitt 22, der mit einem Druckeinlaß 24 versehen ist.
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Wie in den F i g. 4 und 5 gezeigt, ist der Druckeinlaß 24 mit Innengewinde
26 zur Aufnahme eines Druckanschlusses oder Stopfens versehen.
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Wie aus F i g. 5 klar ersichtlich, hat jede der Seitenwände 12 eine
innere Fläche 28, die an der benachbarten Faltenbalgbaugruppe 90, die zwischen der
Seitenwand 12 und dem Gehäuse 14 angeordnet ist, anliegt. In der Fläche 28 ist eine
Senkbohrung 30 vorgesehen, die einen Teil der Faltenbalgbaugruppe 90 aufnimmt. Von
der inneren Stirnfläche 32 der Senkbohrung30 erstreckt sich der Druckkanal 34 nach
außen in das obere Ende des Druckeinlasses 24. Auf diese Weise bilden der Druckeinlaß
24, der Druckkanal 34 und die Senkbohrung 30 eine Reihe miteinander verbundener
Durchgänge zur Einführung des Druckes in die Vorrichtung. Da beide Endwände 12 gleich
sind, dürfte es klar sein, daß die auf Druck ansprechende Umwandlervorrichtung gemäß
der Erfindung zwei derartige, miteinander verbundene Druckdurchgänge aufweist.
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Obgleich die an den beiden gegenüberliegenden Seiten des mittleren
Gehäuses 14 angebrachten Seitenwände 12 im wesentlichen gleich sind (s. F i g. 2
und 4), trägt ein Endverschlußteil ein Paar Einstellschrauben 38. Die Einstellschrauben
38 dienen zur Einstellung des Spulenträgers 62 innerhalb der Vorrichtung
10.
Aus den F i g. 1 und 3 ist ersichtlich, daß diese Seitenwand 12 zwei Gewindelöcher
36 aufweist, die nahe den äußersten Kanten des einteilig ausgebildeten Ansatzes
20 vorgesehen sind, um die Einstellschrauben 38 aufzunehmen.
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In den F i g. 6 bis 21 sind die Einzelteile der Vorrichtung dargestellt.
In den F i g. 6 bis 8 ist das mittlere Gehäuse 14 gezeigt, das vorzugsweise aus
einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Das Gehäuse 14 ist in der Seitenansicht
im wesentlichen quadratisch und weist eine große, sich axial erstreckende kreisförmige
Bohrung 40 auf, die eine Kammer zur Aufnahme eines elektrische Ausgangssignale erzeugenden
Transformators bildet. Nahe den vier Ecken des Gehäuses 14 sind Gewindelöcher 42
vorgesehen, welche die Befestigungsschrauben 18 aufnehmen, um die Vorrichtungsteile
zusammenzuhalten.
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Zwei kleine Sacklöcher 44 sind in die gegenüberliegenden parallelen
Stirnflächen 46 und 48 des Gehäuses 14 gebohrt. In diese Löcher sind Fixierstifte
50 mit Preßsitz eingedrückt. Wenn die Fixierstifte 50 mit Preßsitz in die Löcher
44 eingesetzt sind, stehen sie über die Stirnflächen 46 und 48 nach außen vor, wie
dies aus Fig. 7 klar ersichtlich ist. Die Fixierstifte greifen gleitend in ähnliche
Löcher 109 (s. Fig. 9) ein, die sich durch die Faltenbalgbaugruppen 90 erstrecken.
Auf diese Weise halten die Fixierstifte 50 die Faltenbalgbaugruppen 90 gegenüber
dem Gehäuse 14 genau in Stellung.
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Im Gehäuse 14 sind zwei weitere kleine Löcher 52 vorgesehen, die
koaxial ausgerichtet und so angeordnet sind, daß das eine 300 über und das andere
30° unter der Mittellinie liegt, welche der Schnittlinie VIII-VIII der F i g. 6
entspricht.
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Wie aus Fig. 6 klar ersichtlich, erstrecken sich Löcher 52 von den
gegenüberliegenden parallelen Kanten 54 und 56 des Gehäuses 14 und münden radial
in der Umfangswand der Bohrung 40. In die Löcher 52 sind Aufnahmestifte 58 mit Preßsitz
eingesetzt, die in die Bohrung40 vorstehen, um den Spulenträger in Stellung zu halten.
Demgemäß sind beide Löcher 52 diametral zur Bohrung 40 ausgerichtet. Somit sind
beide Aufnahmestifte 58 nahe der einen Seite des Gehäuses 14 angeordnet, wie dies
in F i g. 8, in der einer der Sifte 58 gezeigt ist, ersichtlich ist. Die äußeren
Enden der Sifte 58 sind in den Löchern 52 verstemmt, um einen festen Halt derselben
zu gewährleisten.
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In der Kante 54 des Gehäuses 14 sind vier in gleichen Mittenabständen
angeordnete Gewindebohrungen 60 zur Aufnahme elektrischer Anschlüsse vorgesehen,
die sich in die Bohrung 40 erstrecken. Die Bohrungen 60 dienen zur Aufnahme hohler
elektrischer Anschlüsse zur äußeren elektrischen Verbindung eines innerhalb der
VorrichtunglO angeordneten Differentialtransformators.
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Im zusammengebauten Zustand ist der Spulenträger 62 (s. F i g. 12
bis 14) innerhalb der durch die Bohrung 40 gebildeten Kammer 40 des Gehäuses 14
angeordnet. Der Spulenträger 62 ist vorzugsweise ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung
hergestellt und hat eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt.
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Der Spulenträger 62 besteht aus einem im wesentlichen ringförmigen
Körper 64 mit einer äußeren Umfangsausnehmung 66, durch die ein verhältnismäßig
dicker kreisförmiger Flansch 68 und ein dünner kreisförmiger Flansch 70 gebildet
wird.
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Vom Innendurchmesser des Körpers 64 erstreckt
sich ein einteilig ausgebildeter
Steg 72 radial einwärts und ist einteilig mit einer sich axial erstreckenden Nabe
74 verbunden. Die Nabe 74 weist eine sich axial erstreckende Durchgangsbohrung 76
auf. Jede Seite der Nabe 74 ist angesenkt, um gestufte Abschnitte 80 und 81 zu bilden,
wie dies aus Fig. 14 klar ersichtlich ist, wobei diese Abschnitte zur Anbringung
und Aufnahme der elektrischen Leiter des Transformators dienen.
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Wie aus F i g. 12 ersichtlich, erstreckt sich ein verhältnismäßig
breiter, rechteckiger Schlitz 82 vom äußeren Umfang des Spulenträgers 62 axial und
radial einwärts durch die beiden Flansche 68 und 70 und den radialen Steg 72. Der
Schlitz 82 endet mit einer Bodenfläche 84, die im wesentlichen mit dem Außendurchmesser
der Nabe 74 tangiert. Ein kleiner, sich radial einwärts erstreckender Schlitz 86
verbindet die Bohrung 76 der Nabe 74 mit dem großen Schlitz 82.
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Wie aus den Fig. 12 und 15 ersichtlich ist, sind zwei einander diametral
gegenüberstehende Nuten 88 im Flansch 68 vorgesehen, die sich durch denselben im
wesentlichen parallel zur Achse der Bohrung 76 erstrecken. Wie aus Fig. 12 ersichtlich,
erstrecken sich die Nuten 88 durch den Träger 62 und sind unter 300 rechts und links
der Mittellinie, die der SchnittlinieXIV-XIV entspricht, angeordnet. Wenn der Spulenträger
62 zusammengebaut in der Bohrung 40 des Gehäuses 14 angeordnet ist, nehmen die Nuten
88 die Stifte 58 auf, welche in die Bohrung 40 des Gehäuses 14 vorstehen. Auf diese
Weise bestimmen die Stifte 58 die genaue Stellung des Spulenträgers 62 und gestatten
eine Axialbewegung desselben gegenüber dem Gehäuse 14.
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Die Einzelheiten einer der beiden Faltenbalgbaugruppen 90 sind in
den Fig. 9 bis 11 gezeigt. Die Faltenbalgbaugruppe90 weist im wesentlichen drei
Teile auf, nämlich eine Trägerplatte 92, einen Faltenbalg 94 und eine bewegliche
Wand 96.
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Die Trägerplatte 92 besteht im wesentlichen aus einem radialen Befestigungsflansch
98 mit einer Bohrung 104 an jeder der vier Ecken zur Aufnahme der Befestigungsschrauben
18. Auf einer Seite des Flansches 98 ist ein axialer, einteilig ausgebildeter, kreisförmiger
Ansatz 100 vorgesehen, der einen radial einwärts gerichteten Flansch 101 aufweist,
der eine axiale Bohrung 102 begrenzt. Der Ansatz 100 mit dem Flansch 98 begrenzt
einen Innendurchmesser 103 und eine innere Stirnfläche 105 des Flansches 101 zur
Befestigung des Faltenbalges 94.
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Die rechte Stirn- oder Seitenfläche des Befestigungsflansches 98
weist, wie dies aus Fig. 11 ersichtlich ist, eine Senkbohrung 107 auf, die eine
maximale Relativbewegung der beweglichen Wand 96 innerhalb eines minimalen Raumes
gestattet. Die Senkbohrung 107 einer der Faltenbalgbaugruppen 90 nimmt ebenfalls
eine gewellte Feder 124 auf, die federnd am Spulenträger 62 angreift.
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Der Befestigungsflansch 98 einer der beiden Faltenbalgbaugruppen90
weist zwei Löcher 106 auf, die auf einer Mittellinie angeordnet sind, welche der
Schnittlinie XI-XI der F i g. 9 entspricht, wobei diese Löcher als Durchgang für
die Einstellschrauben 38 dienen. In dem Befestigungsflansch 98 sind zwei kleine
Löcher 109 (s. Fig. 9) zwischen einander gegenüberliegenden Lochpaaren 104 gebohrt.
Diese Löcher 109 nehmen die Fixierstifte 50 des Gehäuses 14 auf, um die Faltenbalgzusammenstellungen
90 genau auszurichten.
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Die bewegliche Wand 96 des Faltenbalges ist telterförmig und verhältnismäßig
dünnwandig ausgebildet und weist einen runden Vorsprung 110 auf, der an seinem offenen
Ende einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch 112 hat, wie dies aus Fig.
11 deutlich ersichtlich ist. Die tellerförmige bewegliche Wand 96 weist eine sich
vom Flansch 112 erstrekkende zylindrische Wandll4 auf, die durch einen Boden 116
abgeschlossen ist. Im Boden 116 ist ein kleines, sich axial erstreckendes Loch 118
vorgesehen, welches die Anbringung eines verstellbaren Schaftes 138 gestattet.
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Ein Faltenbalg 94 ist zwischen der Stirnfläche 105 des Flansches
101 und der zugekehrten Stirnfläche des Flansches 112, wie aus F i g. 11 ersichtlich,
abgedichtet befestigt, beispielsweise durch Löten, Hartlöten, Kleben mittels eines
Kunstharzes od. dgl. Der wegen Raummangels in den F i g. 10 und 11 in strichpunktierten
Linien angedeutete Faltenbalg 94 ist in den F i g. 3 und 4 voll dargestellt.
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In den F i g. 18 und 19 ist die gewellte Feder 124 gezeigt, die im
wesentlichen Ringform mit einem äußeren Durchmesser 126 und einem inneren Durchmesserl28
aufweist. Wie aus den Fig. 18 und 19 klar ersichtlich ist, weist die Fläche 130
der Feder 124 aufeinanderfolgende, in gleichen Abständen angeordnete konvexe und
konkave Wellungen 132 bzw.
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134 auf, durch die die gewellte Feder 124 ihr axiales Federungsvermögen
erhält. Der Zweck der Feder 124 besteht darin, den Spulenträger 62 federnd gegen
die Einstellschrauben 38 zu drücken.
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Die Einzelheiten der den Schaft 138, die Abstandshülsen 146 und den
Kern 144 umfassenden Baugruppe 136 sind in F i g. 20 gezeigt. Der runde Schaft 138
ist aus nichtmagnetischem Material, wie z. B. rostfreiem Stahl, hergestellt und
an seinen gegenüberliegenden Enden mit diametralen Schlitzen 140 versehen. Die entgegengesetzten
Enden des Schaftes 138 weisen kurze Gewindabschnittel42 zur Aufnahme von Befestigungsmuttern
178 auf (s. F i g. 3 und 4).
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Ein ringförmiger Weicheisenkern 144 wird durch zwei längliche, ringförmige,
nichtmagnetische Hülsen 146 in einer mittleren Stellung auf der Welle 138 gehalten,
wobei die nichtmagnetischen Hülsen 146 vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt
sind. Die Hülsen 146 liegen an den entgegengesetzten Seiten am Kern 144 an.
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Fig. 21 zeigt die Einzelheiten eines Differentialtransformators 148,
der eine Primärwicklung 150 mit Leitungen 152 und 154 zur Zuführung einer Bezugsspannung
zum Transformator aufweist. Symmetrische Wicklungen 156 und 158 bilden die Sekundärwicklungen
des Transformators und weisen entsprechende, davon abgehende Leitungen 160 und 162
auf. Obgleich die Primärwicklung 150 und die beiden symmetrisch angeordneten Sekundärwicklungen
156 und 158 in ein und dieselbe zylindrische Spule gewickelt sind, sind die Wicklungenl56
und 158 gegeneinandergeschaltet.
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Wie aus den F i g. 16 und 17 ersichtlich, weist der Transformator
148 eine mittlere zylindrische Bohrung 164 auf, die zur Aufnahme des Kerns 144 dient.
Eine zylindrische Hülse 166, die den Transformator 148 in der Bohrung 76 des Spulenträgers
62 aufnimmt, umgibt den Außendurchmesser der Wicklungen des Transformators 148.
Die vier Anschlüsse 152, 154, 160 und 162 gehen von einem Ende des Transformators
148 aus.
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Die zum Zweck der klaren Darstellung stark vergrößerten F i g. 3
und 4 zeigen die Zusammenstellung der verschiedenen Teile der Fig. 6 bis 21 der
Umwandlervorrichtung 10. Der Spulenträger 62 ist innerhalb der Bohrung oder Kammer
40 des Gehäuses 14 angeordnet, wobei die Nuten 88 im Flansch 68 die Stifte 58 gleitend
geführt aufnehmen. Auf Grund dieser Anordnung kann der Spulenträger 62 lineare Bewegungen
ausführen, ist jedoch gegen Drehbewegungen gesichert.
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Der Spulenträger 62 ist in der Kammer 40 des Gehäuses 14 so angeordnet,
daß der Schlitz 82 zu den elektrischen Anschlußöffnungen 60 hin gerichtet ist.
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Innerhalb der Bohrung 76 des Spulenträgers 62 sind die Hülse 166 und
der Transformator 148 angeordnet, wobei sich die Leitungen 152, 154, 160 und 162
von der linken Seite desselben, wie aus F i g. 4 ersichtlich, erstrecken. Die Leitungen
erstrecken sich aufwärts durch den Schlitz 82 und durch die hohlen Anschlüsse 168,
die in den Bohrungen 60 des Gehäuses 14 angeordnet sind.
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In Anlage an der rechten Stirnfläche des Spulenträgers 62 ist, wie
in F i g. 4 ersichtlich, eine Scheibe 125 angeordnet, an der die eine Seite der
gewellten Feder 124 anliegt. Die gegenüberliegende Seite der gewellten Feder 124
paßt in die Senkbohrung 107 des Befestigungsflansches 98 und greift an der zugekehrten
Fläche der benachbarten Faltenbalgträgerplatte 92 an. Die Faltenbalgbaugruppen 90
sind auf jeder Seite des Gehäuses 14 mit zwischengefügten Dichtungsscheiben 172
angeordnet. Die Stifte 50 erstrecken sich durch geeignete Öffnungen in der Dichtungsscheibe
172 und durch die Öffnungen 109 der Faltenbalgträgerplatte 92.
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Die Baugruppe 136 ist die Bohrung 164 des Transformators 148 durchsetzend
angeordnet. Die gegenüberliegenden Enden des Schaftes 138 erstrecken sich durch
Öffnungen 118 der beiden beweglichen Faltenbalgwände 96. Eine Scheibe 174 ist zwischen
jeder der Faltenbalgwände 96 und den auf dem Schaft 138 aufgenommenen Hülsen 146
angeordnet, um den Abstand des Kernes 144 und der Hülsen 146 auf dem Schaftl38 zu
bestimmen. Ein Paar Scheiben 176 ist auf dem gegenüberliegenden Ende der Welle 138
in Anlage an den Wänden 119 der beweglichen Faltenbalgwände 96 angebracht. Der Schaft
138 und die beweglichen Wände 96 sind mittels kleiner Muttern 178, die auf die Gewindeabschnitte
142 des Schaftes 138 aufgeschraubt sind, fest miteinander verbunden, wie dies aus
den F i g. 3 und 4 deutlich ersichtlich ist.
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Die Gehäuseseitenwände 12 sind an den gegenüberliegenden Seiten der
Befestigungsflansche 98 der Faltenb algb augruppen 90 unter Zwischenfügung von Dichtungsscheiben
180 angebracht. O-Dichtungsringe 191 (s. F i g. 3 und 4), die in den Senkbohrungen
30 der Gehäuseseitenwände 12 angeordnet sind, greifen dichtend an den Eckabschnitten
des Ansatzes 100 der Faltenbalgträgerplatte 92 zur weiteren zwangläufigen Dichtung
an.
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Die Schrauben 18, die Durchgangslöcher in den Seitenwänden 12 und
den Dichtungsscheiben 180 und 172 sowie die Durchgangslöcher 104 durchgreifen, sind
in die Gewindelöcher 42 des Gehäuses 14 eingeschraubt, um die ganze Zusammenstellung
fest zusammenzuhalten. Die Einstellschrauben 38 sind in die Gewindelöcher 36 eingeschraubt
und greifen an der benachbarten Stirnfläche des Spulenträgers 62 an, um
lineare
Verstellkräfte darauf gegen die Kraft der Feder 124, die an der gegenüberliegenden
Stirnfläche des Spulenträgers 62 anliegt, auszuüben.
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Während des Betriebes wird die Vorrichtung 10 vorzugsweise in der
in F i g. 4 gezeigten Stellung angebracht.
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Die beiden Druckeinlässe 24 sind mit getrennten Druckquellen verbunden,
oder es wird ein Druckeinlaß 24 mit einem Stopfen verschlossen, wobei dann nur ein
Druckeinlaß 24 mit einer Druckquelle verbunden ist.
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Bevor Druck durch die Einlässe 24 der Vorrichtung 10 zugeführt wird,
wird die Stellung des Transformators 148 mittels der Schrauben 38 eingestellt.
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Das heißt, eine Verstellung der Schrauben 38 wirkt sich auf den Spulenträger
62 gegen die Kraft der Feder 124 aus. Wenn die Stellung des Spulenträgers 62 verändert
wird, ändert sich ebenfalls die Stellung des Transformators 148 mit Bezug auf den
Kern 144.
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Da der Transformator 148 ein Differentialtransformator ist, sind
die Sekundärwicklungen 156 und 158 in Gegenwicklung geschaltet. Der Differentialtransformator
148 weist daher eine elektrische Mittellinie auf, die die Mitte der elektrischen
Symmetrie der Wicklungen 156 und 158 darstellt. Wenn somit der Kern 144 durch die
elektrische Mittellinie halbiert wird, bewirkt die der Primärwicklung 150 zugeführte
Bezugsspannung gleiche, jedoch entgegengesetzte Spannungen in den Wicklungen 156
und 158.
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Dementsprechend heben sich die Spannungen der Wicklungen 156 und 158
auf, wodurch ein Null-Ausgang des Transformators erzielt wird. Auf diese Weise kann
der Ausgang des Differentialtransformators 148 auf Null eingestellt werden, bevor
der Umwandlervorrichtungl0 ein äußerer Druck zugeführt wird.
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Eine von der elektrischen Mittellinie des Differentialtransformators
148 in einer Richtung fortgerichtete Bewegung des Eisenkerns 144 bewirkt eine Spannungszunahme
in der Sekundärwicklung, die am nächsten zum Kern 144 liegt. Die Spannung in dieser
Wicklung nimmt mit zunehmender Verschiebung des Kernes 144 von der elektrischen
Mittellinie des Transformators fortlaufend zu. Wenn beispielsweise der Kern 144,
wie in F i g. 21 gesehen, aufwärts zwischen die Primärwicklung 50 und die Sekundärwicklung
158 bewegt wird, nimmt die induzierte Spannung in der Sekundärwicklung 158 zu. Gleichzeitig
nimmt die in die Sekundärwicklung 156 induzierte Spannung ab. Demgemäß erzeugt eine
Verschiebung des Kerns 144 aus der elektrischen Mittellinie des Transformators 148
einen Transformatorausgang infolge der Ungleichheit der in den gegeneinandergeschalteten
Sekundärwicklungen 156 und 158 induzierten Spannungen. Die Ausgangsgröße des Differentialtransformators
148 ist daher eine Funktion der Verschiebungen des Kernes 144 aus der elektrischen
Mittellinie des Transformators.
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Die Ausgangsspannung des Differentialtransformators 148 weist ein
festes Phasenverhältnis zur Eingangsbezugsspannung auf. Das heißt, daß der Ausgang
in Phase mit dem Eingang liegt, wenn der Kern 144 zur einen Seite der elektrischen
Mittellinie verschoben wird, und daß eine Phasenverschiebung um 1800 zur Bezugsspannung
eintritt, wenn der Kern zur anderen Seite der elektrischen Mittellinie verschoben
wird.
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Aus vorstehendem ist klar, daß die in den Sekundärwicklungen erzeugten
Spannungen eine Phasenverschiebung um 1800 zueinander aufweisen und daß eine Zunahme
bzw. eine Abnahme der Spannungsgröße erfolgt, wenn die Stellung des Kernes 144 verändert
wird. Da die in den Sekundärwicklungen 156 und 158 erzeugten Spannungen umgekehrte
Vorzeichen aufweisen, ist das Ausgangssignal des Energieumwandlers 148 im wesentlichen
gleich der algebraischen Summe derselben.
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Wenn erst einmal die gewünschte Beziehung zwischen dem Spulenträger
62 und dem Transformator 148 durch Verstellen der Schrauben 38 erzielt ist, kann
Druck durch eine oder beide Einlässe 24 zugeführt werden. Der durch die Einlässe
24 zugeführte Druck passiert den Druckkanal 34, die Senkbohrung 30 und die axialen
Bohrungen 102 der Faltenbalgträgerplatte 92, um auf die Böden 119 der beweglichen
Faltenbalgwände 96 einzuwirken.
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Wenn nur durch einen Einlaß 24 Druck zugeführt wird, findet eine
Bewegung der beweglichen Faltenbalgwand 96 statt, auf die der Druck einwirkt. Diese
Bewegung dehnt den zugeordneten Faltenbalg 94 aus und bewirkt eine lineare Bewegung
der den Kern aufweisenden Baugruppe 136. Infolgedessen bewegt sich der Kern 144
relativ zu den Wicklungen 150, 156 und 158 des Transformators 148 zur einen oder
anderen Seite der elektrischen Mittellinie. Es wird daher vom Transformator 148
ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, wenn der Kern 144 entweder durch Druckeinwirkung
auf eine einzige bewegliche Faltenbalgwand 96 oder durch Differentialdruck, wenn
der Druck durch beide Einlässe 24 auf beide bewegliche Faltenbalgwände 96 ausgeübt
wird, verschoben wird.
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Es ist weiterhin insbesondere zu beachten, daß die beiden Faltenbalgbaugruppen
90 dazu dienen, den Spulenträger 62, den Transformator 148 und den Kern 144 vollständig
von dem durch die Einlässe 24 zugeführten Druck zu isolieren oder abzudichten. Auf
diese Weise werden die schädlichen Einwirkungen von Staub, Feuchtigkeit und aggressiven
Flüssigkeiten oder Gasen, die durch die Druckimpulse eingeführt werden können, vermieden,
so daß sie die Genauigkeit des Transformators 148 nicht beeinflussen können. Durch
diese abgedichtete Anordnung und die bevorzugte aufrechte Anbringung der Umwandlervorrichtung
10, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, werden jegliche Feuchtigkeit oder andere Fremdkörper,
die durch die Einlässe 24 eindringen können, durch Schwerkraft aus der Umwandlervorrichtung
10 durch die Einlässe 24 wieder ausgetragen.
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Auf diese Weise ist eine auf Druck ansprechende Umwandlervorrichtung
geschaffen, die Druckimpulse in elektrische Ausgangssignale umwandelt. Der Umwandler
gemäß der Erfindung ist äußerst kompakt, abgedichtet gegen beschädigende Flüssigkeiten
oder Schmutz, feinfühlig und genau und kann leicht zusammengebaut und eingestellt
werden.
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Es wird darauf hingewiesen, daß der Umwandler gemäß der Erfindung,
da das elektrische Ausgangssignal die Eigenschaften aufweist, in seiner Größe veränderlich
und in der Phase umkehrbar zu sein, mit Vorteil in Systemen Verwendung finden kann,
welche entweder nur eine oder beide Charakteristiken der Ausgangssignale aufnehmen.
Das heißt, daß die Größe oder Phase des Ausgangssignals jeweils durch Meßgeräte
oder Phasendetektoren od. dgl. abgetastet werden kann. Zusätzlich können sowohl
Ausgangsgröße
und Phase durch einen phasenempfindlichen Demodulator
od. dgl. abgetastet werden. Des weiteren kann die auf Druck ansprechende beschriebene
Vorrichtung lediglich als Schalter benutzt werden, um einen äußere Stromkreis od.
dgl. zu erregen oder zu entregen.
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Es wird weiter darauf hingewiesen, daß der auf Druck ansprechende
Umwandler gemäß der Erfindung sowohl mit Drücken von Wasser, Luft oder anderen strömenden
Medien verwendet werden kann.
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Es wird betont, daß die den Schaft, die Abstandshülsen und den Kern
umfassende Baugruppe 136 auch anders, als speziell beschrieben, ausgebildet sein
kann. Das heißt, daß der Kern 144 auf den Schaft 138 geschraubt und der Schaft 138
durch zwei Schäfte ersetzt werden kann, von denen jeder mit einem mit Gewinde versehenen
Ende in den Kern 144 eingeschraubt sein kann. Auf diese Weise können die Hülsen
146 und die Scheiben 176 in Fortfall kommen. In diesem Fall werden jedoch Muttern
wie die Muttern 178 an beiden Seiten der Faltenbalgköpfe 96 erforderlich sein.