DE1300702B

DE1300702B - Measuring device with devices for converting a linear movement into a rotary movement

Info

Publication number: DE1300702B
Application number: DE1963H0048557
Authority: DE
Inventors: Buschmann Heinz
Original assignee: HEINRICHS MESSGERAETE JOSEF
Current assignee: HEINRICHS MESSGERAETE JOSEF
Priority date: 1963-03-19
Filing date: 1963-03-19
Publication date: 1969-08-07

Description

Die Erfindung betrifft Meßgeräte mit Einrichtungen zur Umwandlung einer geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung, und zwar Meßgeräte mit einem geradlinig bewegten Steuermagneten und drehbar angeordneten Folgemagneten, deren Drehachse parallel zu der Bewegungsrichtung des Steuermagneten angeordnet ist. The invention relates to measuring devices with devices for conversion a rectilinear movement into a rotary movement, namely measuring devices with a rectilinear movement moving control magnets and rotatably arranged follower magnets, their axis of rotation is arranged parallel to the direction of movement of the control magnet.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art, die einen Durchflußmesser zum Gegenstande hat, ist in einem konischen Meßrohr ein Schwebekörper mit einem Stabmagneten als Steuermagneten angeordnet, der mit seinen beiden Polen auf die beiden Pole eines als Folgemagnet dienenden Hufeisenmagneten einwirkt, der um eine parallel zum Meßrohr verlaufende Achse drehbar angeordnet ist, wobei die fächerförmig verbreiterten, schräg gestellten Polflächen in einem gewissen Schwenkbereich des Folgemagneten den Be wegungen des Steuermagneten folgen können. Hierbei ist die Stellung des U-förmigen Folgemagneten auf seiner Welle änderbar, um den Anzeigebereich einstellen zu können, während die Schrägstellung der Polflächen den Anfangs- und den Endwert des Meßbereichs bestimmt. Eine solche Vorrichtung liefert also nur eine Anzeige in einem eng begrenzten, durch die Stellung des Magneten auf seiner Welle bestimmten Meßbereich, während bei Über- bzw. Unterschreiten des Bereichs, wenn nicht die Kopplung ganz abreißt, eine unrichtige Anzeige erfolgt. Bei einem weiteren bekannten Gerät, das als Flüssig keitsstandanzeiger dient, wirkt der in einem Rohr auf und ab verschiebbare Steuermagnet mit seinem einen Pol auf Anzeigeklappen ein, die in einer Reihe hintereinanderliegend, um parallel zur Bewegungsrichtung des Magneten verlaufende Schwenkachsen einzeln aus ihrer Ruhelage gegen die Kraft einer Rückstellfeder verschwenkbar sind. Die aus ihrer Ruhelage verschwenkte Klappe gibt dabei den dem Flüssigkeitsstand entsprechenden Anzeigewert. In a known device of this type, which has a flow meter has to the subject is in a conical measuring tube a float with a Bar magnets arranged as a control magnet, with its two poles on the both poles of a horseshoe magnet serving as a follower magnet acts around a is arranged rotatably parallel to the measuring tube axis, the fan-shaped widened, inclined pole faces in a certain swivel range of the Follower magnets can follow the movements of the control magnet. Here is the Position of the U-shaped follower magnet on its shaft can be changed around the display area to be able to adjust, while the inclination of the pole faces the initial and determines the end value of the measuring range. Such a device therefore only provides one Display in a narrowly limited manner, due to the position of the magnet on its shaft certain measuring range, while exceeding or falling below the range, if the coupling does not break off completely, an incorrect display occurs. With another known device that serves as a liquid keitsstandanzeiger, which acts in a pipe up and down sliding control magnet with its one pole on display flaps, in a row one behind the other to be parallel to the direction of movement of the Magnets running swivel axes individually from their rest position against the force of a Return spring are pivotable. The flap pivoted from its rest position is there the display value corresponding to the liquid level.

Es ist ferner bekannt, eine Flüssigkeitsstandanzeige dadurch zu erzielen, daß der durch einen Schwimmer in einem Meßrohr bewegte Steuermagnet auf eine Vielzahl von Anzeigemagneten als Folgemagnete einwirkt, die in einem Anzeigerohr in einer Reihe dicht aneinander anschließend, um horizontale Achsen verschwenkbar angeordnet sind, wobei die Folgemagnete durch den sich an ihnen vorbeibewegenden Steuermagneten um 1800 verschwenktwerden und die Verschwenkung in der Anzeigestellung 900 beträgt. Alle diese bekannten Geräte lassen eine Umwandlung einer geradlinigen Steuerbewegung in eine Drehbewegung als Anzeigebewegung, deren Drehachse parallel zur Bewegungsrichtung des Steuermagneten verläuft, nicht oder nur in begrenztem Umfange zu. Drehbewegungen von 1800 und bis zu 3600 und darüber hinaus, wie sie in vielen Fällen gewünscht werden, sind auf diese Weise nicht zu erzielen.It is also known to achieve a liquid level indicator by that the control magnet moved by a float in a measuring tube to a large number of display magnets acts as follow-up magnets in a display tube in a Row close to one another, arranged pivotable about horizontal axes are, the following magnets by the control magnet moving past them be pivoted by 1800 and the pivoting in the display position is 900. All of these known devices allow a rectilinear steering movement to be converted into a rotary movement as a display movement, the axis of rotation of which is parallel to the direction of movement of the control magnet runs, not or only to a limited extent. Turning movements from 1800 and up to 3600 and beyond, as desired in many cases cannot be achieved in this way.

Bei einem anderen bekannten Gerät, das als Strömungsmesser ausgebildet ist, wirkt der geradlinig bewegte Steuermagnet auf einen wendelförmig gebogenen Draht ein, der auf einer parallel zur Bewegungsrichtung des Steuermagneten verlaufenden Welle befestigt und zusammen mit dieser drehbar ist. Mit einem solchen Gerät kann man, wenn eine ausreichende magnetische Kopplung erzielbar sein sollte, eine geradlinige Bewegung in eine Drehbewegung von 1800 und darüber umwandeln. Ein wesentlicher Mangel eines solchen Gerätes besteht jedoch darin, daß die magnetische Kopplung bei diesen Geräten nicht ausreicht und sie infolgedessen nicht abrißfest sind. In another known device, which is designed as a flow meter is, the linearly moving control magnet acts on a helically bent one Wire, which runs on a parallel to the direction of movement of the control magnet Shaft attached and rotatable together with this. With such a device can if a sufficient magnetic coupling should be achievable, a straight one Convert motion to rotary motion of 1800 and above. A major flaw such a device, however, is that the magnetic coupling in these Devices are not sufficient and as a result they are not tear-proof.

Das hat zur Folge, daß bei einer Unterbrechung der Kopplung zwischen Steuermagnet und Drahtwendel die Anzeige in irgendeiner Anzeigestellung stehenbleibt und eine Mitnahme der Drahtwendel erst dann wieder erfolgt, wenn sich der Steuermagnet ihr wieder ausreichend genähert hat.This has the consequence that if the coupling is interrupted between Control magnet and wire coil the display stops in any display position and entrainment of the wire coil only takes place again when the control magnet is has come closer to her again.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Gerätes, das die Mängel und Schwierigkeiten der bekannten Geräte vermeidet. Die Erfindung sieht zu diesem Zweck bei einem Meßgerät der eingangs genannten Art mit Einrichtungen zur Umwandlung einer geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung und einem geradlinig bewegten Steuermagneten und drehbar angeordneten Folgemagneten, deren Drehachse parallel zu der Bewegungsrichtung des Steuermagneten angeordnet ist, vor, daß auf einer gemeinsamen Welle in Bewegungsrichtung des Steuermagneten in Abständen hintereinander Folgemagnete angeordnet sind, die mit ihren magnetischen Achsen winklig zueinander versetzt sind. Hierbei können dann zweckmäßigerweise die magnetischen Achsen derjenigen der über die Länge der gemeinsamen Welle in Abständen verteilten Folgemagnete, die den Enden des Steuermagneten gegenüberliegen, um 1800 oder etwa 1800 zueinander versetzt sein. Auf diese Weise wird ein äußerst abrißfestes Gerät erzielt, das eine überaus feste Kopplung zwischen dem Steuermagneten und den Folgemagneten besitzt, wodurch eine hohe Betriebssicherheit erzielt wird. Ein besonders wesentlicher Punkt ist aber, daß nie der Zustand eintreten kann, daß die Anzeige in einer Stellung stehenbleibt, in der sie durch den Steuermagneten nicht beeinflußt wird, da sich auch bei schnellen und weiten Bewegungen des Steuermagneten immer die richtige Anzeigestellung einspielen muß. The aim of the invention is to provide a device which has the shortcomings and avoids difficulties of the known devices. The invention looks to this Purpose in a measuring device of the type mentioned with devices for conversion a linear movement into a rotary movement and a linearly moving control magnet and rotatably arranged follower magnets, the axis of rotation of which is parallel to the direction of movement of the control magnet is arranged before that on a common shaft in the direction of movement of the control magnet are arranged one behind the other at intervals, the follower magnets with their magnetic axes are offset at an angle to one another. Here you can then expediently the magnetic axes of those over the length of the common Follower magnets spaced at intervals opposite the ends of the control magnet, be offset from one another by 1800 or about 1800. In this way one becomes extremely Tear-off device achieved that a very strong coupling between the control magnet and has the follower magnet, whereby a high level of operational reliability is achieved. A particularly important point, however, is that the situation can never occur that the display stops in a position in which it is controlled by the control magnet is not influenced, since even with fast and wide movements of the control magnet must always import the correct display position.

Das Anzeigeorgan kann unmittelbar auf der gemeinsamen Welle der Folgemagnete angeordnet sein. The display element can be directly on the common shaft of the follower magnets be arranged.

Man kann aber auch von der gemeinsamen Welle der Folgemagnete aus einen in seiner Art bekannten Meßumformer, beispielsweise einen pneumatischen Meßumformer, steuern. Schließlich kann auf der gemeinsamen Welle der Folgemagnete ein Schwin.aungsdämpfer, beispielsweise eine Dämpfungsscheibe, mit dem zugehörigen Dämpfungsmagneten angeordnet sein.But you can also use the common shaft of the follower magnets a measuring transducer known of its kind, for example a pneumatic measuring transducer, steer. Finally, a vibration damper can be installed on the common shaft of the slave magnets. for example a damping disc, arranged with the associated damping magnet be.

Die Erfindung läßt die mannigfachsten Ausführungsmöglichkeiten zu. Eine Ausführungsform eines Geräts gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung als Beispiel dargestellt, wobei ein Niveauanzeiger für geschlossene Flüssigkeitsbehälter zu Grunde gelegt wurde. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 das erfindungsgemäße Gerät schematisch im Schnitt, F i g. 2 eine Einzelheit, nämlich die Magnetwendel mit den zugehörigen Teilen. The invention allows the most diverse possible embodiments. An embodiment of a device according to the invention is shown in the drawing as an example shown, based on a level indicator for closed liquid containers was laid. In the drawing, F i g. 1 the device according to the invention schematically in section, F i g. 2 a detail, namely the magnetic coil with the associated Share.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Niveauanzeiger wird der Meßwert, nämlich der Flüssigkeitspegel in dem geschlossenen Behälter 11, durch einen Schwimmerkt ermittelt. Der Stand des Schwimmers wird über eine Stange 13 auf einen Stabmagneten 14 übertragen, der in einem auf dem Behälter 11 angeordneten Rohr 15 auf und ab bewegt werden kann. Die Bewegungsstrecke des Magneten entspricht der zu erwartenden Niveauänderung. In the case of the one shown in FIG. 1 the level indicator shown is the measured value namely, the liquid level in the closed container 11, by a float determined. The level of the swimmer is via a rod 13 on a bar magnet 14 transferred, which in a arranged on the container 11 tube 15 up and down can be moved. The distance of movement of the magnet corresponds to the one to be expected Level change.

Unmittelbar neben dem Rohr 15 mit dem Stabmagneten 14 ist in einem Gehäuse 16 eine Welle 17 drehbar angeordnet. Auf dieser Welle sind eine Reihe von Ringmagneten 18 befestigt, die in Abständen über die Länge der Welle 17 verteilt sind. Die magnetischen Achsen dieser Ringmagnete liegen in rechtwinklig zu der Achse der Welle 17 verlaufenden Ebenen und sind von einem Ringmagneten zum anderen um einen bestimmten Winkel zueinander versetzt. Immediately next to the tube 15 with the bar magnet 14 is in one Housing 16 a shaft 17 rotatably arranged. Are on this wave a series of ring magnets 18 attached at intervals along the length of the shaft 17 are distributed. The magnetic axes of these ring magnets are at right angles to the axis of the shaft 17 extending planes and are from a ring magnet to others offset from each other by a certain angle.

F i g. 2 soll dies näher erläutern. In F i g. 2 b ist die Magnetwendel 17, 18, und zwar ein Teilstück mit fünf Ringmagneten 181, 182, 183, 184, 185, im Aufriß dargestellt, wobei der Deutlichkeit halber angenommen wurde, daß die einzelnen Magnete um etwa 450 zueinander versetzt sind, was für das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 nicht zutrifft. Die magnetische Achse des Ringmagneten 181 ist in F i g. 2 c, die gewissermaßen einen Grundriß der Magnetwendel 17, 18 darstellt, mit 181 bezeichnet. Entsprechend sind die magnetischen Achsen der anderen Ringmagnete 182, 183, 184, 185 bezeichnet, wobei die Richtung der magnetischen Achsen der Ringmagnete 181 und 185 zusammenfallen. Diese beiden Ringmagnete sind jedoch um 1800 zueinander versetzt, so daß gleichnamige Magnetpole nach entgegengesetzten Richtungen gewandt sind. Die Lage der N-Pole ist in der Zeichnung durch den Buchstaben N angedeutet. F i g. 2 should explain this in more detail. In Fig. 2 b is the magnetic coil 17, 18, namely a section with five ring magnets 181, 182, 183, 184, 185, im Shown in elevation, assuming for the sake of clarity that the individual Magnets are offset from each other by about 450, which is for the embodiment according to F i g. 1 does not apply. The magnetic axis of the ring magnet 181 is shown in FIG. 2 c, which to a certain extent represents a plan view of the magnetic coil 17, 18, with 181 designated. Correspondingly, the magnetic axes of the other ring magnets 182, 183, 184, 185, the direction of the magnetic axes of the ring magnets 181 and 185 coincide. However, these two ring magnets are around 1800 to each other offset so that magnetic poles of the same name face in opposite directions are. The position of the N poles is indicated by the letter N in the drawing.

Bewegt sich nun an einer solchen Magnetwendel 17, 18 parallel zu deren Drehachse der eine, beispielsweise der N-Pol eines Stabmagneten, der auf der Höhe des Ringmagneten 181 liegen mag, von unten nach oben vorbei, wird anstelle des S-Poles des Ringmagnetenl81 zunächst der S-Pol des Ringmagneten 182 in zunehmendem Maße angezogen, bis er unmittelbar dem N-Pol des Stabmagneten gegenübersteht. Hierbei ist dann die gesamte Magnetwendel 17, 18 um einen Winkel von 450 bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 gedreht worden. Bei weiterer Verschiebung des Stabmagneten tritt zunächst seinem N-Pol der S-Pol des Ringmagnetenl83, dann der S-Pol des Ringmagneten 184 gegenüber, bis bei einer Gegenüberstellung des Stabmagneten mit dem Ringmagneten 185 eine Drehung der Magnetwendel um 1800 erzielt ist. Ist die Länge des steuernden Stabmagneten etwa gleich dem Abstand zwischen den Ringmagneten 181 und 185 bemessen, befinden sich gleichzeitig der S-Pol des Stabmagneten und der N-Pol des Ringmagneten 181 in Gegenüberstellung, wodurch die Kopplung zwischen Stabmagnet und Magnetwendel verstärkt wird. Bei weiterer Verschiebung des Stabmagneten nach oben beeinflußt dessen S-Pol die N-Pole der Ringmagnete 181 bis 185, so daß eine Drehung der Magnetwendel um einen Winkel von 3600 erzielt werden kann. Hierbei kann natürlich gleichzeitig der N-Pol des Stabmagneten auf oberhalb des Ringmagneten 185 angeordnete weitere Ringmagnete, deren magnetische Achsen entsprechend versetzt sind, einwirken. Bei weiterer Verlängerung der Magnetwendel in der angegebenen Richtung sind natürlich auch Drehwinkel von über 3600 zu erzielen. Now moves on such a magnetic coil 17, 18 parallel to whose axis of rotation is the one, for example the N pole of a bar magnet on the Height of the ring magnet 181 may lie, passing from the bottom to the top, is instead of the S-pole of the ring magnet 182 initially the S-pole of the ring magnet 182 in increasing numbers Dimensions tightened until it is directly opposite the N pole of the bar magnet. Here is then the entire magnetic coil 17, 18 at an angle of 450 in the embodiment according to FIG. 2 has been shot. With further displacement of the bar magnet occurs first its N-pole the S-pole of the ring magnet 183, then the S-pole of the ring magnet 184 opposite, until when the bar magnet is compared with the ring magnet 185 a rotation of the magnetic coil by 1800 is achieved. Is the length of the controlling one Bar magnets sized approximately equal to the distance between the ring magnets 181 and 185, the S pole of the bar magnet and the N pole of the ring magnet are located at the same time 181 in comparison, whereby the coupling between the bar magnet and the magnetic coil is reinforced. Affected by further upward displacement of the bar magnet whose S-pole is the N-pole of the ring magnets 181 to 185, so that a rotation of the magnetic coil an angle of 3600 can be achieved. Of course you can do this at the same time the N pole of the bar magnet to further arranged above the ring magnet 185 Ring magnets, whose magnetic axes are offset accordingly, act. at further extension of the magnetic coil in the specified direction are natural also achieve angles of rotation of over 3600.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Versetzungswinkel zwischen benachbarten Ringmagneten kleiner als 450, so daß bei gleichem Hub des Steuermagneten der Drehwinkel der Magnetwendel geringer ist als bei F i g. 2. Man hat es auf diese Weise in der Hand, durch Wahl der Versetzungswinkel zwischen den magnetischen Achsen der einzelnen Ringmagnete und/oder Wahl des Abstandes der Ringmagnete voneinander zu jedem Hub des Steuermagneten einen bestimmten gewünschten Drehwinkel der Welle 17 zu erzielen. Man kann auch durch die gleichen Maßnahmen einen gewünschten Verlauf der Anzeigeskala des Anzeigeinstrumentes, beispielsweise einen gedrängten Verlauf in einem weniger interessanten Anzeigebereich und einen gedehnten Verlauf in einem Bereich, in dem eine höhere Ablesegenauigkeit gewünscht wird, erzielen. In the embodiment of FIG. 1, the offset angles are between neighboring ring magnets smaller than 450, so that with the same stroke of the control magnet the angle of rotation of the magnetic coil is less than in FIG. 2. You have it on this way in hand, by choosing the offset angle between the magnetic axes of the individual ring magnets and / or choice of the distance between the ring magnets a certain desired angle of rotation of the shaft for each stroke of the control magnet 17 to achieve. One can also achieve a desired course by the same measures the display scale of the display instrument, for example a compact course in a less interesting display area and a stretched gradient in one Achieve the area in which a higher reading accuracy is desired.

Das Anzeigeorgan könnte unmittelbar auf der Welle 17 angeordnet sein. Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird jedoch durch die Welle 17 über die Linearisierungsscheibe 19, die am oberen Ende dieser Welle angeordnet und in F i g. 2 a in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, ein pneumatischer Meßumformer 20 gesteuert, der den Meßwert auf einer Skala 21 anzeigt. Anstelle eines pneumatischen Meßumformers kann natürlich auch ein anderer Meßumformer verwendet werden. Es kann auch auf dem angegebenen Wege leicht eine Fernanzeige erzielt werden. The display element could be arranged directly on the shaft 17. In the case of the one shown in FIG. 1 illustrated embodiment, however, is through the shaft 17 via the linearization disk 19, which is arranged at the upper end of this shaft and in FIG. 2 a is shown on an enlarged scale, a pneumatic transmitter 20 controlled, which displays the measured value on a scale 21. Instead of a pneumatic one Of course, another transmitter can also be used for the transmitter. It can a remote display can also easily be achieved in the specified way.

Um Schwingungen der Magnetwendel 17, 18 zu verhindern, ist auf der Welle 17 am unteren Ende eine Dämpfungsscheibe 22 vorgesehen, die mit einem Dämpfungsmagneten 23 zusammenarbeitet. To prevent vibrations of the magnetic coil 17, 18, is on the Shaft 17 at the lower end of a damping disk 22 is provided with a damping magnet 23 cooperates.

Claims

Claims: 1. Measuring device with facilities for converting a rectilinear movement into a rotary movement with a linearly moved control magnet and rotatably arranged follower magnets, the axis of rotation of which is parallel to the direction of movement of the control magnet is arranged, characterized by on a common shaft (17) in the direction of movement of the control magnet (14) at intervals one behind the other arranged and with their magnetic axes offset from one another at an angle (18).

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the magnetic Axes of those of the spaced over the length of the common shaft (17) Follower magnets (18), which are opposite the ends of the control magnet, around 1800 or about 1800 are offset from one another.

3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the Display element arranged directly on the common shaft (17) of the follower magnets (18) is.

4. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that of the common shaft (17) of the follower magnets (18) from a known type Measuring transducer, for example a pneumatic measuring transducer (20) is controlled.

5. Measuring device according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that on the common shaft (17) of the following magnets (18) a vibration damper, for example a damping disc (22) with the associated damping magnet (23) is arranged.