DE1498315A1 - Elektrische Anzeigenvorrichtung - Google Patents

Description

. C. Wallach

. Ti Haibach 12. März 1365

The English Electric Company Ltd», London W.O. 2 England

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" Elelitris ehe Ληζeigenvo rrichtung"

Die Erfin=lmag bezieht sioh auf eine elelrbrisehe Anzeigevdrrichtung: zur EriaittlTing der Durchflußgesehwindiglteit bzw, "· e eines Dt

Die erf inclungsgem"'-5e - Anzeigevorrichtung v/&ist ein elektrisches Element, welches iron einer Stromquelle mit .elektrischem Strom zum Erhitzen des Elements gespeist und erregt und im Strömungsmittel gestützt und durch dieses gekühlt wird,, sowie eine Anzeigeeinrichtung zur Erzeugung eines Steuer signals in Abhängigkeit vom Stromfluß im Element und folglieh der Durchfluߣebzvr. -menge des .Strömungsmittel© auf»

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Uach einen erfinclungsgemäßen Merkmal weist die Vorrichtung eine elektrische Brückenschaltung auf, die von der elektrischen Stromquelle erregt wird und deren eine Komponente Toe sagt es elektrisches Element darstellt, wobei d^.s von der Anzeigeeinrichtung erzeugte Steuersignal ein von der aus der elektrischen Gleichgewichtslage gebrachten Brückenschaltung abhängiges Signal darstellt.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal weist die elektrische Brückanschaltung der Vorrichtung ein zweites elektrisches Element auf, das im Strömungsmittel neben dem ersten elektrischen Element gestützt, jedoch von der Strömung des Strömungsmittels derart abgeschirmt ist,, daß es lediglich von der !Temperatur des Strämunrsmittels beeinflußt wird, wobei ein Temperaturausgleich des Strömxingsmittels für die elektrische Brückeneohaltung stattfindet«

Nach einem weiteren erfindungsgeiaäßen Merkmal wird die elektrische -BrückenscheJLtung der Vorrichtung von einer Wechsels troraq.uelle erregt, wobei eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der Brückenschaltung in eine ßleichgewichtslage vorgesehen ist und die Anzeigeschaltung eine lullspszinung- h'^j,t, wenn die Durehflußgeschi/indigkeit des Strömungsmittels einen vorbestimmten Wert erreicht und wcbei die -Anzeigeeinrichtung ein Steuersignal ".mir dann abgibtj wenn der elektrische Zustand der Brackenschaltung auf einer vorbestimmten Seite der

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lfeoli einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal weist die Anzeigeeinrichtung einen phaseempfindlichen Gleichrichter zur Bestimmung der Phase eines Stromflusses in der Anzeigeschaltung in Bezug ü.uf die Phase der Spannung der Wechsels tr öm-.uelle sowie eine Einrichtung euf, die ein Steuersignal nur dann erzeugt, wenn die Phase des Sliromflusses in der Anzeigeschaltung umgekehrt wird.

Eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung zur Ermittlung der EurchfluQgeschwindigkeit "bzw. -menge einer Gasströmung und insbesondere zur Ermittlung des Punktes, "bei welchem die '.DurchiTußmenge der in einem Grubenwerk unter *P&ge zur Belüftung strömenden Luft'-unter dem erforderlichen bzw. einem Schwellenwert fällt, '-vird nachfolgend anhand eines Ausfuhrungsbeispiels mit Bezug auf die "beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung mit zwecks besserer Ver^nschaulichung weggebrochenen Teilen; tind

Fig. 2 ein Sehaltbild der elektrischen Schaltung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung weist ein kastenförmiges Metallgehäuse 10 t.uf, wobei sieh durch die Stirnwände des

Gehäuses BAD ORtGiNAL

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Gehäuses 10.ein Metallrohr 11 erstreckt, dessen offene Enden sich von der Stirnwand nach außen erstrecken und mit Metallgaze- oder Drahtgewebeverschlußstücken 12 versehen sind.

An der Bodenwand des Gehäuses ist ein Ans atz s tu eic 13 "befestigt, durch welches die elektrischen Speise- und Steuerkugel 14 in das Gehäuse 10 geführt sind.

Unterhalb des Rohres 11 im Gehäuse 10 befinden sich zwei Anordnungen 15 bzw. 16 elektrischer Schaltungselemente, während ferner jede Stirnwand des Gehäuses 10 mit einer Signallampe 1,7 versehen ist, die gegen Stoß usw. durch einen Schutzring abgeschirmt ist.

Innerhalb des Rohres 11 sind zwei Fiberglasstreifenformer 19 und 20 mittig angeordnet, die zwei ähnliche elektrische Widerstände 21 bzw. 22 mit hohem Temperaturwiderstandskoeffizienten aufweisen. Die beiden Former liegen parallel zueinander und stützen sich an einem Isolierbrett 23, das wiederum in eine ⁼ Öffnung 24 der Rohrwand 11 gesteckt ist. Der untere Former und der ihm zugeordnete Widerstand 22 sind von einer rohrförmigen Metallhülle 25 mit einem offenen Ende -umgeben und somit vom durch das Rohr strömenden Gas isoliert und nicht beeinflußt, so daß j während der Former 19 und der Widerstand 21 dem durch das Rohr strömenden Gas ausgesetzt sind, und somit die Temperatur

; ·-■ des ■

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des vom Strom erhitzten Y/iderBt^ndes 21 von ;der DurchfluSge-schwindigkeit bz,w. -menge des durchs t rom enden Ge,ses abhängt _y . die Temperatur des \Yiderstr.ndes 22 nur von der Temperatur des durch das bzw. in dem Rohr strömenden G-a.ses und nicht von der Ableitung seiner Wärme in das G-as beeinflußt ist.

Wie aus dem Schaltungsbild nach Fig. 2 ersichtlich, weist dns Speis eic;',bei 14 (links in der Figur) Zuleitungen 26 auf, die
bei ihrer Erregung eine Wechselspannung an die Eingangskiero>fle 27 anlegen» Zwischen diesen Klemmen is-t eine Schaltung eingeschaltet, welche eine Diode 28 und einen nachgeschalteten
Kondensator 29 pufweist-, wobe^· am Kondensator 29 eine in einer Riohtuns gerichtete Spannung erzeugt wird. Eine mit dem Kondensator 29 parallelgeschaltete Schaltung mit einem seriengeschalteten Widerstand 3Q':und; einer Zenerdiode 51 legt an diese

eine Spannung wesentlich konstanten Wertes in einer Richtung an*

Eine f/echselstrQmtrcnsistorverst'irkersch&ltung: 32, die über
die Zenerdiode geschaltet ist, weist einen HPH-Trfnsistor und Kollektor'und Emitterbelastungswiderstunde-34,35_} die seriengeschaltet sindj auf, während ein Kondensator 36 mit dem Widerstand 35 parallelgesehaltet ist. '·:;".''...

Eine zwei serienges&haltete Widerstünde -57,."- 38. aufvieisende . Spannungsteilungsschaltung ist auch über die Zenerdiade 51 '

verbündest
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verbunden und dient zum Anlegen einer Spannung an den Übergang 39 zwischen"den WI der ständen, so daß die Basis des Transistors 33 an einen Arbeitspunfct gebracht ',o.rd, in welchem der Transistor einen Kollektorstrom eines entsprechenden Zwlsciienwertes aufweist. Zwischen dem Übergang 39 und der Basis des Transistors 33 befindet sich eine »Sekundärwicklung 40 eines Signaltons— formators 41, während zwei Dioden 42,43, welche die elektromotorischen Antriebskräfte begrenzen, die in die Sekundärwicklung 40 Induziert werden können,, mit dieser in entgegengesetztem Welse parallelgeschaltet and. ■

Der Transformator 41 hat eine Primärwicklung 44, die zur ent- . sprechenden Zufuhr mit zwei Anzeigeabgriffen 45, 46 eines elektrischen Brück ens chaltungs netzwerk es 47 verbunden sind, welches in einem oberen Zweig (vergl. die Zeichnungen) das Heizelement 21 und das Temperaturausgleichselement 22 und in einem unteren■Zweig zwei ähnliche, feststehende Widerstände 48,49 und dazwischen einen Widerstand 50 aufweist, mit welchem der verstellbare Abgriff 46 einen Kontakt herstellt. Dieses: Brückenschaltungsnetzwerk 47 ist mit Wechselstrom von ^en Blngangsklemmen 27 gespeist«

Ein PIP-Transistor 5T> welcher als; phaseempfindlicher Gleich.- . rieht er dienen soll, weist einen Emitter auf, der mit der

•positiven

& 0 $fi 10 / ö 6 # 4 ^; '' '' " BAD ORIGINAL

positiven Gleichstromleitung 52 verbunden ist (welche wiederum mit der "unteren Klemme 27 "verbunden· ist), wobei seine Basis zur Zufuhr über einen den Basisstrom beschränkenden Widerstand 53 mit der oberen Eingangskiemme 27 und sein Kollektor über einen Kondensator 54 mit dem Kollektor des Transistors 33 und über einen Widerstand 53 mit einem Eingangsansehluß 56 eines im allgemeinen mit 57 bezeichneten Hoehleistungs-Dreistufenverstärkers verbunden ist.

Dieser Verstärker 57 weist in seinen drei aufeinanderfolgenden KPN-, PHP- .und HPN-Stufen die Transistoren 58-60 auf, welchen die Widerstände 61-63 zugeordnet sind. Die Emitterschaltung des Transistors der dritten Stufe weist eine Wicklung 64 eines elektromagnetischen Relais auf, die mit dem zugeordneten Widerstand 63 seriengeschaltet ist, während eine Diode 65 rait ß-er Wicklung 64 parallelgeschaltet ist, so daß die Induzierung sehr hoher elektromotorischer Kräfte vermieden wird, welche sonst den Transistor 60 beschädigen würden, wenn der Strom in dßr Wicklung 64 sinkt. Das Eelais weist ein erstes Paar von Ruhekontakten 66, die zur Steuerung eines, den Lampen von den Eingangsklemmen 27 gelieferten Stromes mit den llarmlampen 17 reihengesehaltet sind, sowie ein zweites Pao.r von Ruhekontakten 67 zur Steuerung einer Steuerschaltung 68 auf.

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Im Arbeitszustand der Vorrichtung und im Gleichgewichtszustand des Brüekenschaltungsnetzwerkes 47 T/eisen die ,Änzeigeabgriffe . ■' 45 und 46 gleiche Spannungen auf, wobei in. der Primärwicklung - "-44 des Transformators kein Strom, fließt, so; daß der Transistor ' -. 33 bei seinem Torspannungspunkt arbeitet. In diesem Zustand: cv ist die Kollektorspannung des Transistors 33 bei einem Vorspann*- wert konstant. \ . . .

Befindet sich die Brückenschaltung außer Gleichgewicht, fließt , der Strom in der Primärwicklung 44 des Transformators 41, wobei die Phase dieses Stromes in Bezug auf die Phase derSpeisespannung an den Klemmen 27 von der Tempers-tür des Heizelements 21 und folglich von der Ourchflußgeschv7indigkeit bzw» -menge des im IJohr 11 strömenden Gases hinsichtlich eines Schwellenwertes abhängt, der durch die Stellung des verstellbaren Abgriffes 46 bestimmt wird. Daher oszilliert die Spannung des Kollektors des Transistors 33 um den oben ervyähnten vorgespannten Wert, wobei diese Spannungssehwingung über den Kondensator 54 auf den Kollektor des Transistors 51 übetragen wird.

Während der halben Zyklen der Speisespannung bei in Bezug auf den Emitter des Transistors 51 negativer Basis dieses Transistor fließt jedoch Basisstrom und der !transistor wird gesättigt, so daß sein Kollektor den SpannungBoszillaifonen des Kollektors des Transistors 33 nicht folgen kann. · .

liegt

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!Liegt daher di© Iiuf tstramung im Rohr 11 unter dem Schwellen-* wert, können nur positive Spaiiniangssöliwiögiaiigen des Iiollefctars des Transistors 53 dia Spannung des Kollektors des Transistors 5-1 beeinflussen, so daß der !Crisis tor 58 irerhältnismäßig hohen Basisstroni führt, wobei die 3pannungs~v und stroffiirer-. stärkenden Transistoren 59 waä. Go iiichtleitend v/erden, imd die EelaiswiGlcLüng 64- aber regt viird» Magt andererseits die 3ä"uftströnraüg int Rohr 11 über dem Schweilenirertj, können niir die negativen Spannungsschwingungen 'des Kolleictors des Transistors 33 die Spannung des Kollelctors des Iransistors 51 beeinflixssenj so daß der transistor 58 rediizierten Basisstroni und folgltioh red"uzierten Eollekt or strom führt, Yiobel beidfe Transistoren 59 ttnd 60 leitend werden und die EelE-lBwiekliang 64 erregt ?/ird.

Ss ist daraus ersieh tuch, daß, übersteigt die menge im Rohr 11 den durch die Einstellung des Abgriffes 46 be stimmten Schwellenwert^ die RelaiSY/ieklung 64 erregt wird und die Relaisfcontakte 66 imd 67 offen sind, so daß die Iiampen 17 sausgelöscht werden und die Steuerschaltung 68 offen ist; Megt jedoch die Luftdurohflußmenge unter dem. Sehwellenv/ert, wird die ReläiswicKLung aberregt, so daß die Eontakte S€ und '67 schließen und die Signallampen leuchten und die Steuerschaltung gesöhlossen wird»

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Es sei bemerkt, daß der Vortexl einer Ifechselstrombmeken-selialtung gegenüber der entsprechenden (ELeiGhströmbrüekensclialtuiig.-.-darin besteht, daß es bei der ersteren nicht erforderlich ist, den. verhältnismäßig hohen Eingangsstrom für die Brackensehaltung gleichzurichten und gleichmäßig; ztt machen und daß Iceine thenooelektroffio tori sehen Kräfte in der Brücken-BehaLtiang, die in einer Sichtung gerichtet sind xrnd nur lang- stm veränderlich sind j die Irbeitsweise des Transistors 51 und des Verstärkers ST^aeinträchtigen können. Insofern als die lnzeigeirorrichtung für die IiUftdurchflußmengeerinittlung bei ito?er Arbeit vom tJherg&ng aus einem aus dem ffleißhgewicht gebra-ciiteii Zustand der Bräck&nschältung in den anderen aus dem Gleic&gewielrfe gebrachten Bustan§ abhängt, muß ferner der Dreistufeasv-erstarfcer 57 keine im wesentlichen konstante lunahme aufweisöii, falls die Zunahme stets einen .genügend hohen Wert lup-t, der die Arbeit des elektromagnet!sehen Relais "bei der EraiittliJEfg des tjbergangs aus dem einen in den anderem aus dem 6-leicttge.iEXßiit gebrachten Zustand gestattet. Die AnspreöheMpfindliehkeit der AnzeigevOrrichtung kann derart reduziert» werden, da® sie mit Terschiedenen Bereichen von Luf tdurchfluß arbeiten -kann, indem auf die Elemente (19,20,21,2-2,25) der . Vorrichtung zur Anzeige d:es Grasdurehflusses und zum Ausgleich der Teiaperatur ein fingerhut- oder buchsenartiges Gehäuse mit veränderlichen Ein- und Auslaßöffnungen aufgesetzt wird.

Pat entans prü ehe ■ 9.0981 0/08 Ö4' BAD OfflOlNÄL

Claims (6)

- 11 Patentansprüche

1.) Elektrische Anzeigevorrichtung zur Ermittlung der Burehflußgeschwindigkeit bzw. -menge eines Strömungsmittels, gekennzeichnet durch ein elektrisches Element, welches von einerStromquelle mit elektrischem Strom zum Erhitzen des Elements gespeist und erregt und im Strömungsmittel gestützt und durch dieses gekühlt wird, sowie eine Anzeigeeinriehtxmg zur Erzeugung eines Steuersignals in Abhängigkeit vom Strom—' fluß im Element und folglieh der Durchflußgeschwindigkeit bzw. -menge des Strömungsmittels.

2. Elektrische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektrische Bruckensehaltung, die von der elektrischen Stromquelle erzeugt wird und deren eine Komponente besagtes elektrisches Element darstellt, wobei das von der Anzeigeeinrichtung erzeugte Steuersignal ein von der aus der elektrischen Gleichgewichtslage gebrachten Brückenschaltung abhängiges Signal darstellt.

3. Elektrische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet j cU'ß. eine andere Komponente der Brückenschaltung ein zweites elektrisches Element aufweist, das im Strömungsmittel neben dem ersten elektrischen Element gestützt, jedoch-von der

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Strömung .des Strömungsmittels derart abgeschirmt ist, daß es lediglich von der Temper?;.tur des Strömungsmittels beeinflußt Vvird, wobei ein Temper? turc.usgleich des Strömungsmittels für die elektrische Brückensehaltung stattfindet.

4. Elektrische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, cU-.ß- die elektrische Brückenschaltung von eine-r Wechselstromc[uelle erregt wird, wobei die Anzeigeeinrichtung ein Steuersignal erzeugt, welches von der ?feehselspo.nnung in einer über die Brückenschaltung eingeschalteten Anzeigeschaltung abhängig ist.

5. Elektrische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Brückenschaltung von einer vTechselstromcuelle erregt ist, wobei" eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der Brückenschaltung in eine Gleichgewichtslage vorgesehen ist und die Anzeigeschaltung eine Nullspannung hat, wenn die Durchflußgeschwindigkeit bzw*· -menge des StrömungE-mittels einen vorbestimmten Wert erreicht und wobei die Anzeigeeinrichtung ein Steuersignal nur dann abgibt, wenn der elektrische Zustand der Brückenachaltung auf einer vorbestimmten Seite der Gleichgewichtsstellung herrscht.

6. Elektrische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die.Anzeigeeinrichtung einen phaseempfind-

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