DE1573408B1 - Induktiver kraftumformer - Google Patents

Description

pellerdruckes, wobei mehrere Kraftumformer im Längsdrucklager angebracht werden, entweder hinter dem Lagerbock oder hinter dem Blockhaltering. Wenn die »Dummy«-Kraftumformer in entsprechender Weise auf der »Rückwärts«-Seite des Längsdrucklagers plaziert werden, erhält man Meßwerte mit verschiedenen Zeichen für »vorwärts« und »rückwärts«. F i g. 2 zeigt eine andere Verwendung des Kraftumformers. Die Außenwand 20 eines Behälters ist mit einer Anzahl herausragender parallel-epipedischer Befestigungselemente 21 versehen. Zwischen einem solchen Element und einem Fundament 22 ist ein Geber 23 eingefügt. Ein identischer Kraftumformer 24 ist oberhalb des Elementes 21 angeordnet. Der Behälter ist im Freien aufgestellt und ist deshalb Seitenkräften ausgesetzt, z. B. dem Winddruck, wie der Pfeil 25 zeigt. Um zu verhindern, daß der Behälter umfällt, wird er am Fundament mit Hilfe eines am Fundament beweglich angeordneten Armes 26 festgehalten. Der Arm wird gegen den Kraftumformer mit Hilfe eines Gelenksystems gepreßt, das aus zwei Gelenken 28 und 29 besteht, die in einem Gelenkpunkt 30 gelenkig verbunden sind. Das Gelenk 29 ist drehbar an einer Stütze 31 befestigt, und das Gelenk 28 ist drehbar am Arm 26 befestigt. Der Gelenkpunkt 30 ist wie ein Kniegelenk ausgeführt, das bei einer Aufwärtsbewegung in der in der Figur gezeigten Lage gesperrt ist, das aber, wenn eine gewisse Zugkraft in der Richtung des Pfeils 32 ausgeübt wird, nach unten schwingt, so daß der Arm 26 im Uhrzeigersinn um seinen Lagerungspunkt im Fundament weg von seinem Platz oberhalb des Kraftumformers 24 schwingen kann.

Der Zylinder beeinflußt über das Befestigungselement 21 den unteren Kraftumformer 23 mit einer Kraft P, während der Hebelarm 26 beide Geber mit einer Kraft F beeinflußt. Wenn das Signal vom Kraflumformer 24 vom Signal vom Kraftumformer 23 subtrahiert wird, erhält man ein Signal, das der Kraft P entspricht. Der Behälter ist mit rundherum gleichmäßig verteilten Anordnungen nach F i g. 2 versehen. Eine vom Pfeil 25 dargestellte Windkraft wirkt so, daß die auf den gezeigten Kraftumformer 23 ausgeübte Druckkraft P abnimmt, aber die auf den gleichen Kraftumformer in der diametral entgegengesetzt gelegenen Stützanordnung wirkende Druckkraft P um denselben Betrag zunimmt. Wenn also die Kraftumformer 23 in sämtlichen Stützanordnungen reihengeschaltet werden und von dem dabei erhaltenen Signal das Signal von sämtlichen Kraftumformern 24 subtrahiert wird, erhält man ein Signal, das dem Gesamtgewicht des Behälters entspricht, unabhängig vom Winddruck und der Festhaltekraft der Anordnungen 26 bis 31. Ein aktuelles Anwendungsgebiet für eine solche Anordnung sind Raumraketen, bei denen die Rakete den Behälter bildet. Hier kann man z. B. mit der gezeigten Anordnung der Kraftumformer in einer einfachen Weise bestimmen, wieviel Brennstoff eingefüllt worden ist. Da die Signale von den beiden Kraftumformern einander entgegengeschaltet sind, erhält man eine automatische Kompensierung der Variationen der Festhaltekraft F, z. B. auf Grund von Temperaturänderungen.

Die zuvor angegebenen Anwendungen sind nur einige unter vielen Beispielen der Verwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Kraftumformers. Die Konstruktion, Signalbehandlung und der Einbau des Kraftumformers können,· je nach den verschiedenen Umständen, von Fall zu Fall variiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY

Claims (1)

1 ■·■■■■ 2

Patentanspruch· ' Magnetkern Quaderform hat, daß-in Richtung der zu

messenden Kräfte die Höhe des Quaders gegenüber

Induktiver Kraftumformer mit einem Kern aus seiner Breite und Länge gering ist und daß zur Aufmagnetischem Material, einer Magnetisierungs- nähme der Magnetisierungs wicklung der Kern mehwicklung, deren Induktivität von der einwirken- 5 rere parallel verlaufende und gleichmäßig verteilte den Druckkraft abhängt, zwei planparallelen Kraft- Bohrungen aufweist, die in einer zu den kraftaufnehangriffsflachen und mehreren den Kern recht- menden Flächen parallelen Ebene liegen, winldig zur Kraftrichtung durchsetzenden Kanä- . Der Kraftumformer nach der Erfindung hat gegenlen zur Aufnahme der Magnetisierungswicklung, über den bekannten Kraftumformern den Vorteil, daß dadurch gekennzeichnet, daß der Ma- io man eine Kraftintegrierung über die ganze Fläche ergnetkern Quadeirform hat, daß in Richtung der zu hält, die von der Druckkraft beeinflußt wird. Dies bemessenden Kräfte die Höhe des Quaders gegen- deutet, daß die Höhe des Kraftumformers außergeüber seiner JBreite und Länge.gering ist und daß wohnlich klein gemacht werden kann, von der Grözur Aufnahme derMagnetisierungswicklung der ßenordnung lern, wodurch es möglich wird, den Kern mehrereijpärallel-verlaufende und gleichmä- 15 Kraftumformer auch in sehr kleine Räume einzußig verteilte Bohrungen aufweist, die in einer zu bauen. Ein erfindungsgemäßer Kraftumformer kann den kraftaufnehmenden Flächen parallelen Ebene aus massivem Material hergestellt werden unter Beiliegen. ■;;' ,--.■-. ■: -.-,.- behalten der Eigenschaft, daß die Integrierung über

die ganze Fläche zufriedenstellend wird. In der Zeich-

■— 20 nung zeigt

t, Fig.l ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs-

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen gemäßen Kraftumformers in perspektivischer Darinduktiven Kraftumformer mit einem Kern aus ma- stellung,

gnetischem Material, einer Magnetisierungswicklung, Fig. 2 die Anwendung des Kraftumformers zur

deren Induktivität von der einwirkenden Druckkraft 25 Messung des Gewichtes eines Behälters und abhängt, zwei planparallelen Kraftangriffsflächen F i g. 3 eine Schaltung zum -Wiegen eines Behäl-

und mehreren den Kern rechtwinklig zur Kraftrich- ters. .

rung durchsetzenden Kanälen zur Aufnahme der Ma- Der Kraftumformer nach der Erfindung umfaßt

gnetisierungswicklung. .feinen Kern 1 aus magnetischem Material; er kann aus

Solche Kraftumformer dienen zum Messen von 30 massivem oder lamelliertem,Material ausgeführt sein, mechanischen Druckkräften. Die Induktivität der Ma- Der Kern hat zwei vorzugsweise planparallele Flägnetisierungswicklung ist abhängig von "der auf den chen2und3, auf welche die zu messenden Kräfte ein-Kraftumformer ausgeübten Druckkraft, In der Regel wirken. Diese Flächen sind vorteilhaft mit großer Geliegt die Magnetisierungswicklung in einer Brücken- nauigkeit bearbeitet, so daß die Kraft bei Anlage der schaltung, mit der die Änderung ihrer Induktivität ge- 35 Flächen an solche von gleicher Beschaffenheit gleichmessen wird, wenn der Kern der Einwirkung einer mäßig verteilt wird. Mehrere Kanäle 4 sind im Kern mechanischen Kraft ausgesetzt ist. Die Wicklung bzw. parallel mit den Flächen 2 und 3 angeordnet. Die Kadie Brücke wird mit Wechselstrom gespeist. näle sind zweckmäßig gleichmäßig im Kern verteilt, so

Bei einem bekannten induktiven Kraftumformer daß die kraftaufnehmenden Teile 5 zwischen den Kabesteht der Kern aus massivem, magnetischem Mate- 40 nälen die gleiche Breite haben. Um die gleiche Emprial. Der-Nachteil eines solchen Umformers ist, daß. findüchkeit im ganzen Kern zu erhalten, ist die Breite die mechanische Beanspruchung nur in einer dünnen des Teiles 6 zwischen dem äußersten Kanal und der Schicht um die Wicklungsnut herum gemessen wird, Seitenkante 7 des Kerns halb so groß wie bei den übriweil die Eindringtiefe des Flusses begrenzt, ist Die gen Teilen. Der Abstand zwischen den Kanälen ist beEmpfindlichkeit ist daher in hohem Grade davon ab- 45- deutend kleiner als die Dicke des Kerns in der Meßhängig, wie die Kraft angebracht wird. Um den An- richtung. Der Querschnitt der Kanäle kann kreisförgriff der Kraft gut definieren zu können, muß ein sol- mig oder elliptisch sein. Eine Meßwicklung 8 ist durch eher Kraftumformer eine große Höhe haben. Es ist ein die Kanäle entweder in Mäanderform, wie in Fig. 1 anderer induktiver Kraftumformer bekannt (ASEA- gezeigt, oder in.irgendeiner anderen zweckmäßigen Zeitschrift 1960, S. 3 bis 12), dessen Kern Vorzugs- 50 Weise geführt und in bekannter Weise an einer weise aus lamelliertem Blech hergestellt ist und bei Stromquelle 9 und einer messenden oder registrierendem eine Magnetisierungs- und Meßwicklung in von- den Anordnung 10 angeschlossen. Die messende oder einander getrennten parallelen Kanälen im Kern an- "registrierende Anordnung kann, wie Fig;3 zeigt, eine geordnet sind. Sowohl die Wicklungsanordnung als wohlbekannte Brüekenschaltung sein, die eine Verauch die Tatsache, daß ein großer Teil des Kraftflus- 55 gleichsinduktanz 11, ein.. Potentiometer 12 und ein ses bei diesem Kraftumförrnertyp seitlich zur Meß- Nullanzeigeinstrument 13 enthält, zone geleitet wird, bewirkt, daß die Höhe des Kraft- Um den Meßfehler zu kompensieren, der durch

Umformers nicht allzu niedrig gewählt werden kann, Variationen der Spannung, Frequenz und Temperatur wenn ein wohldefinierter Prozentsatz des Kraftflusses entstehen kann, wird die Vergleichsinduktanz 11 vorgemessen werden soll. 60 zugsweise wie ein identischer, aber unbelasteter Kraft-Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- umformer, ein sogenannter »Dummy«, ausgeführt, gründe, einen induktiven Kraftumformer zu entwik- wodurch die von den genannten Störungen verursachkeln, dessen Höhe im Verhältnis zu den Flächen, an ten Fehler einander entgegengerichtet werden. Die denen die zu messende Kraft angreift, relativ gering beiden Kraftumformer werden natürlich so angeordist. ^e5 net, daß sie dieselbe Temperatur bekommen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein induktiver Auf Grund seiner niedrigen Höhe ist der Kraftum-

Kraftumformer der eingangs genannten Art vorge- former besonders geeignet für Verwendung in engen schlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Räumen. Ein Beispiel dafür ist die Messung eines Pro-