DE1623119A1

DE1623119A1 - Verbesserung an suchvorrichtungen

Info

Publication number: DE1623119A1
Application number: DE19681623119
Authority: DE
Inventors: Trevor Lloyd Wadley
Original assignee: South African Inventions Development Corp
Current assignee: South African Inventions Development Corp
Priority date: 1967-02-16
Filing date: 1968-02-16
Publication date: 1973-04-12
Also published as: GB1161652A; CH471394A; US3541438A

Description

SOUl¹II Ai¹IiIGiW HfVEHTIOlTS DEVELOPMENT CORPORATION

eine durch Parlaments"beSchluß gegrfündete Gesellschaft mit Sitz im Administration Building, Rat für Grundlagen- und Zweclcforschung, Scientia, Pretoria,, Transvaal, Republik Südafrika.

TREVOR LLOYD WiUDLEX

Bürger der Republik Südafrika, wohnhaft 15, Almond Road, Warner Beach, Kingsburgh, South Goast, Fatal, Republik Südafrika

Verbesserung an Suchvorrichtungen

Die Priorität der südafrikanischen Patentanmeldung Nr. 67/903 vom 16_O 2.196? wird in Anspruch genommen.

Diese Erfindung betrifft Suchvorrichtungen auf magnetischer Basis zum Feststellen des Vorhandenseins und der Lage magnetisierbarer Elemente wie etwa stählerner Bewehrungsstäbe oder —rohre in Betonbauteilen und dergleichen. Vorhandensein und Lage dieser Elemente werden bestimmt durch den Einfluß der magnetisierbaren Elemente auf das Magnetfeld eines oder mehrerer Magneten in der Suchvorrichtung.

Bei einer bekannte, einfachen, für diesen Zweck benutzten magnetischen Vorrichtung ist ein einziger Magnet so angebracht,

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daß er eine Bewegung ausführt, die der Stärke des Magnetpols oder der Magnetpole proportional ist, die in einem magnetisierbaren Element durch das PeId des Magneten induziert wird. Bei dieser Anordnung ist der Magnet mit einem Zeiger und einer mit !Teilung versehenen Skala verbunden, um eine Anzeige für Vorhandensein und Lage des magnetisierbaren Elements zu erhalten. Gewöhnlich sorgt eine Haarfeder für eine Rückstellkraft in einer Richtung, die derjenigen entgegengesetzt ist, in die der Magnet zur Rotation veranlaßt wird, wenn er in die Nähe eines magnetisierbaren Elements gebracht wird. Diese Vorrichtung ist jedoch insofern unzulänglich, als der Magnet im Interesse der Empfindlichkeit klein sein muß und leicht beweglich gelagert, während er andererseits zum Induzieren eines starken Pols in dem magnetisierbar? en Element kräftig und daher relativ groß sein müßte.

Dieses Problem ist in einer anderen bekannten Vorrichtung gelöst worden, bei der ein großer Permanentmagnet starr in einem Gehäuse der Vorrichtung angebracht ist und einen Pol in dem magnetisierbaren Element induziert· Der induzierte Pol tritt dann mit einem zweiten Magneten in Wechselwirkung, der kleiner als der erste ist und schwenkbar gelagert ist, damit er sich je nach der Stärke des in dem magnetisierbaren Element induzierten Pols dreht.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art verwendet ein magnetisches Polstück (das dem oben erwähnten, zweiten Magneten äquivalent ist), das im Feld des großen Magneten liegt (der mit dem oben

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erwähnten ersten Magneten identisch ist), wobei die Anordnung so ist, daß der große Magnet nicht-nur einen Pol in dem magnetisierbaren Element induziert, sondern such Pole in· dem Polstück, so daß das letztere magnetisiert wird.Bei dieser Vorrichtung wird die Rückstellkraft durch die Kräfte geliefert, die sich aus der Wechselwirkung »»zwischen den induzierten Polen in den Polstücken und den Polen des großen Magneten ergeben.

Bei dieser Vorrichtung tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß das Polstück relativ nahe an einem Pol des großen Magneten angeordnet werden muß, sodaß die induzierten Pole in dem Polstück stark sind. Weiterhin sind bei dieser Anordnung die Rückstellkrafte bo stark wie die Anzeigekräfte, sodaß die Zeigerbewegung gehemmt wird« Ordnet man andererseits das Polstück weiter vom Pol des großen Magneten entfernt an, so sind die im Polstück induzierten Pole kleiner, wodurch auch die Stärke der Rückstellkräfte vermindert wird. Der Bachteil dieser Maßnahme ist der, daß zwar eine größere Bewegung erhalten wird, daß aber die Betätigungskräfte ebenfalls geschwächt werden und Schwierigkeiten durch Reibung auftreten_o

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten ist eine andere bekannte Vorrichtung entwickelt worden, bei der aas Polstück schwenkbar nahe einem Pol des Magneten angebracht ist, aber seinen Drehzapfen in der Weise überragt, daß die an den beiden Polen im Polstück induzierten iiückstellkräfte einander nahezu aufheben.

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Das wird dadurch erreicht, daß man das Polstück auf seinem Drehzapfen weiter weg von dem großen Magneten anbringt als den Drehzapfen sellDstc Der Nachteil dieser Anordnung ist jedoch der, daß sich das Polstück im Feld des großen Magneten nahe dem unstabilen Zustand "befindet, sodaß die Form des großen Magneten sehr kritisch ist, wenn man diö Stabilität aufrechterhalten und die erforderliche Form der mit Teilung versehenen Skala erhalten will. Es lassen sich zwar mit dieser Anordnung starke Zeigerausschläge erhalten, es sind aber die Kräfte immer noch zu gering, um durch Reibung verursachte Schwierigkeiten zu verhüten und weiterhin ist die Festlegung der Skala schwierig.

Es ist nun ein Ziel dieser Erfindung, die oben aufgeführten Schwierigkeiten zu beseitigen oder zumindest zu verringern und eine Suchvorrichtung zu erhalten, die einen ausreichenden Anzei— gebereich hat und relativ starke Anzeigekräfte und bei der die Form des Magnetfeldes unkritisch ist.

Gemäß der Erfindung enthält eine Vorrichtung zum Anzeigen des Vorhandenseins eines magtenetisierbaren Elements einen ersten Magneten, der in dem magnetisierbar en Element einen Pol induzieren kann, wenn er in die Nahe des Elements gebracht wird; einen zweiten Magneten, der schwenkbar so angebracht ist, daß er eine Drehung in einer Ebene ausführen kann, die mit der Richtung einer aus dem ersten Magneten austretenden und durch den Mittelpunkt

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des zweiten Magneten hindurchgehenden Kraftlinie einen Winkel bildet, wobei die Drehbewegung des zweiten Magneten davon abhängig ist, daß sich der letztere in der Nähe eines in dem magnetisierbaren Element induzierten Pols befindet, und einen zusammen mit dem' zweiten Magneten bewegbaren Zeiger.

In dieser Beschreibung bezeichnet der Ausdruck »Mittelpunkt" des Magneten den Mittelpunkt einer geraden. Linie, die sich zwischen dem Nord- und dem Südpol des zweiten Magneten erstreckt_o Die Verwendung des Ausdrucks !,Mittelpunkt" dient einfach dazu, einen Bezugspunkt zu erhalten, mit dessen Hilfe die Lage der Drehebene des zweiten Magneten gegenüber der aus dem ersten Magneten austretenden Kraftlinie angegeben werden kann,,

Es ist im besonderen gerade diese Eigenschaft, in der die entschiedenen Vorzüge der Suchvorrichtung des Anmelders gegenüber bisher bekannten Suchanordnungen zutage treten» Bei den oben beschriebenen früheren Vorrichtungen ist nämlich der Winkel zwischen der aus dem Haupt- oder großen Magneten austretenden Kraftlinie und der Drehungsebene des zweiten Polstücks oder kleineren Magneten praktisch gleich Null_r und daraus ergeben sich bei den bekannten Anordnungen Nachteile.

Im Interesse der Empfindlichkeit ist es vorzuziehen, den zweiten Magneten so anzuordnen, daß seine Drehebene mit einer aus dem ersten Magneten austretenden und durch den Mittelpunkt des zwei-

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ten Magneten hindurchgehenden Kraftlinie einen Winkel "bildet, der im Bereich zwischen 45° und 90° liegt» Wenn nämlich der Winkel zwischen der Drehebene und der Richtung der durch den Mittelpunkt des zweiten Magneten hindurchgehenden Kraftlinie von 90° divergiert, nimmt die Empfindlichkeit der Vorrichtung ab, und es hängt die maximal zulässige Abweichung von 90 von der beabsichtigten Verwendung und der gewünschten Empfindlichkeit der Vorrichtung ab. Mir die meisten Verwendungszwecke der Vorrichtung hat sich ein Winkel zwischen 80° und 85 als geeignet erwiesen.

Vorzugsweise sind sowohl der erste als auch der zweite Magnet Permanentmagneten.

Ebenfalls vorzuziehen ist, daß sowohl der erste als auch der zweite Magnet Stabmagneten sind. ·

Weiter ist gemäß der Erfindung ein rückstellender Einfluß vorgesehen, um den zweiten Magneten durch Vormagnetisieren (biasing) in einer Richtung zu drehen, die derjenigen entgegengesetzt ist, in der er sich zu drehen veranlaßt wird, wenn er in die Nähe eines magnetisierbaren Elements gebracht wird.

Der rückstellende Einfluß kann durch eine Haarfeder ausgeübt werden.

• "it,

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Als Alternative kann der rückstellende Einfluß ausgeübt werden durch einepraktisch in der Drehebene des zweiten Magneten wirkende Komponente des magnetischen Flusses des ersten Magneten· Das kann dadurch erreicht werden, daß man die Drehe"bene des zweiten Magneten in eine nicht-rechtwinklige Stellung gegenüber der durch den Mittelpunkt des zweiten Magneten hindurchgehenden Kraftlinie bringt.

Die Erfindung soll nun in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen naher erläutert werden» Dabei zeigt:

Figur 1 eine Draufsicht einer zum Teil geöffneten Suchvorrichtung nach der Erfindung, wobei die Vorrichtung angren zend an eine Oberfläche dargestellt ist, in der das ■Vorhandensein eines magnetisierbaren Elements festgestellt werden soll,

Figur 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit abgenommenem Gehäuse , und

Figur 3 eine andere Seitenansicht der Vorrichtung mit abgenommenem Gehäuse.

Eine Suchvorrichtung besteht aus einem ersten Permanentmagnetstab 1, der in einem Gehäuse 2 starr befestigt ist, und einem zweiten Stabmagneten 3? der in dem Gehäuse schwenkbar angebracht ist. Der erste Magnet 1 - der im Vergleich zum zweiten Magneten

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relativ groß ist -*- kann in einem magnetisierbaren Element 4, dessen Vorhandensein und !tage feestimmt werden -sollen..,, einen Pol induzieren. Der aus einem leichten keramischen Werkstoff gefertigte zweite Magnet 3 ist so angeordnet, daß er auf die Wechsel-· wirkung zwischen dem im magnetisierbaren Element 4- induzierten Pol und seinen eigenen Polen anspricht*

Der erste Magnet Λ ist im Gehäuse 2 so angebracht, daß er senkrecht zu einer Seitenwand des Gehäuses liegt, wobei diese Seitenwand 5 die Bezugsebene bildet, von der aus Messungen durchgeführt werden können. Der zweite Magnet 3 ist bei 6 schwenkbar so gelagert, daß er sich in einer Ebene drehen kann, die mit cifer Sichtung einer aus dem ersten Magneten Λ austretenden und durch den .Mittelpunkt J des zweiten Magneten 3 hindurchgehenden Kraftlinie einen Winkel bildet. Die Drehachse 8 des zweiten Magneten 3 geht zweckmäßigerweise durch den Mittelpunkt 7 <ier die Pole des z\veiten Magneten verbindenden Idnie, und zwar so, daß der zweite Magnet 3 in einer Ebene dreht, die mit der Drehachse 8 einen praktisch rechten Winkel bildet. Die Drehebene des zweiten Magneten wird dadurch rechtwinklig zu einer aus dem ersten Magneten 1 austretenden Kraftlinie gelegt, daß man den zweiten Magneten 3 so über einen Pol des ersten Magneten 1 anbringt, daß die Drehebene parallel zu der die Pole des ersten Magneten 1 verbindenden Linie liegtο " '

Es. ist ein rückstellender Einfluß vorhanden, der den zweiten Magneten 3 in einer Sichtung beeinflußt, die derjenigen .Richtung

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entgegengesetzt ist, in der er sich.- als Ergebnis der Wechselwirkung zwischen dem induzierten Pol in dem magnetisierbar en Element 4 und den eigenen Polen des zweiten Magneten 3 zu drehen veranlaßt wird» Diese Rückstellkraft wird erzeugt, indem man eine Komponente des magnetischen Plusses des ersten Magneten 1 in die Ebene leitet, in der sich der zweite Magnet 3 dreht. Man kann das dadurch erreichen, daß man die Drehebene des zweiten Magneten 3 so neigt, daß sie mit der _s aus dem ersten Magneten 1 austretenden Kraftlinie keinen rechten Winkel mehr bildet. Die Größe der RüokstellkraEft wird dann durch den Verschiebungsgrad bestimmt.

Durch Verstellen der Position der Drehachse 8 des zweiten Magneten 3 gegenüber der PolzOne 10 des ersten Magneten 1 in der durch den Pfeil 9 (S¹Ig.2) angegebenen Richtung kann man die Empfindlichkeit der Vorrichtung variieren. Ebenso kann man durch Verstellen der' Position der Drehachse 8 des zweiten Magneten 3 gegenüber der Pol— zone 10 des ersten Magneten 1 in der durch den Pfeil 11 Ci¹Xg₀ 3) angegebenen Hichtung die Zeigerstellungen für UuIl und Unendlich verändern. Diese Verstellungen erfolgen durch Verändern der Größe der Rückstellkraft und damit der Kraftlinie, die in der Drehebene des Magneten 3 wirksam werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen, speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung läßt sich die Stellung'des ersten Magneten 1 gegenüber dem zweiten Magneten 3 verändern Dabei dienen die Klemmeinrichtungen 12 für die Bewegung in der Richtung von Pfeil 9 und die

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Klenraeinrichtungen 13 für die Bewegung in der Richtung des Pfeiles 11, wobei in beiden !Fällen der erste Magnet bewegt wird·

S¹Ur die Anzeige des Vorhandenseins und der Lage des magnetisierbaren Elements 4 ist ein 7 iger 14- vorhanden, der mit einer graduierten Skala 15 im Gehäuse 2 zusammenarbeitet., Dreht sich bei dieser Anordnung der zweite Magnet 3t so wandert der Zeiger 14 über die graduierte Skala 15 und zeigt Vorhandensein und Lage des magnetisierbaren Elements 4 an*

An der dem Zeiger 14 entgegengesetzten Seite der· Drehachse 8 ist ein Gewichtsstück 16 angeordnet, das als Gewichtsausgleich für den Zeiger 14 dient. Zum Verstellen der Position des Gegengewichtsstückes 16 dienen Gewinde einrichtungen 17·

Beim Arbeiten mit der Suchvorrichtung wird die Seitenwand 5 des ^ . Gehäuses 2, die die Bezugsebene bildet, an die Oberfläche 18 angelegt, in der Vorhandensein und Lage eines magnetisierbaren Elements 4 bestimmt werden sollen. In dieser Stellung steht d£er erste Magnet 1 senkrecht zu der Oberfläche 18 und die Polzone K des ersten Magneten 1 befindet sich nahe an dem magnetisierbaren Element 4_O Auf· diese Weise kann an einer der Polzone 10 des er— sten Magneten 1 gegenüberliegenden Stelle eine Polzone in dem magnetisierbaren Element 4 induziert werden, wie sie durch die Zahl 19 angedeutet ist, wobei die Stärke des induzierten Pols I^ vom Abstand des magnetisierbaren Elements 4 vom Pol 10 des ersten

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Magneten 1 abhängig ist·

Der' induzierte Pol 19 in dem. magnetisierbaren Element 4 tritt . mit dem schwenkbar gelagerten Magneten 3 so in Wechselwirkung^ daß die Wechselwirkung zwischen dem zweiten Magneten *> und dem induzierten Pol 19 um sb stärker ist, 4^e näher sich das magneti« sierbare Element 4 am Ge3iäase:-2;.-5).ei;indeto Bei dieser Anordnung wird daher die Achse des schwenkbaren Magneten 3 umso stärker in die Richtung parallel zur Achse des ersten Magneten 1 gezogen, $e näher das Element 4 zur Bjszugsebene 5 liegt·· Je größer der Abstand, umso geringer ist die Wechselwirkung zwischen dem zweiten Magneten 5 und dem induzierten Pol 19 und umso' mehr steht die Achse des zweiten Magneten 3 zur Achse des ersten Magneten in Querstellung.

I¹Ur diese Beschreibung soll die Achse eines Magneten definiert sein als die die Polzonen des Magneten verbindende Linie«,

Da der Zeiger 14 stbarr mit dem zweiten Magneten 5 verbunden ist, bewegt sich bei der Drehung den letzteren der Zeiger 14 über die geteilte Skala 15 und man erhält ein Maß für den Abstand "d" zwischen dem magnetisierbaren Element 4 und der Bezugsebene 5·

Es dürfte klar sein, daß der zweite Magnet 3 von den Polen 10 und 20 des ersten Magneten 1 nur insofern abhängig ist, als diese Pole Kraftlinien, in der Drehebene des zweiten Magneten 3

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liefern, die mit dem zweiten Magneten 3 is- Wechselwirkung treten und damit Rückstellkräfte für den zweiten Magneten 3 erzeugen.

Es gibt noch viele andere Ausführungsbeispiele der Erfindung, die sich in Einzelheiten voneinander unterscheiden, aber in keiner Weise aus dem Rahmen der in den Ansprüchen abgegrenzten Erfindung fallen. So könnte man z.B. den ersten Magneten 1 so anordnen, daß seine Achse praktisch parallel zur Seite 5 des Gehäuses 2 - die die Meß-Bezugsebene darstellt - liegt. Bei dieser Anordnung kann eine andere Teilung der Ableseskala 15 erforderlich werden. -

Bei einer anderen Anordnung nach der Erfindung können die Rückstellkräfte anstatt durch Erzeugung einer magnetischen Kopplung auch auf mechanischem Wege durch eine Haarfeder erzeugt werden»

Bei einer weiteren Variante der Erfindung kann, man den zweiten Magneten in der Bähe des Mittelpunktes des ersten Magneten 1 anordnen, wobei der Mittelpunkt des ersten Magneten 1 die halbe Länge der die Pole 10 und 20 des ersten Magneten 1 verbindenden Linie ist«," Damit aber in diesem Falle die Drehebene des zweiten Magneten 3 rechtwinklig zur Iflußlinie liegt, die aus dem ersten Magneten 1 austritt, muß die Ebene rechtwinklig zu der die Pole 10 und 20 des ersten Magneten 1 verbindenden Linie liegen, während im Falle des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels diese Ebene praktisch parallel zu der die Pole 10 und 20 des ersten

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Magneten 1 verbindenden ünie lag.

Es ist zu "beachten, daß die Erfindung innerhalb ihrer Abgrenzungen auch eine Drehebene für den zweiten Magneten umfaßt, die anders als rechtwinklig zur Kraftlinie des ersten Magneten angeordnet ist_e Versuche haben jedoch ergeben, daß dieser Winkel nicht Mull sein sollte, sondern nahe an einem rechten Winkel liegen sollte, wenn eine gute Meß empfindlichkeit erhalten werden sollo

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Claims

Patentansprüche

1.) Magnetischer Sucher zur Inzeige eines magnetisierbaren \X Elements mit einem ersten Magneten, der in der Nähe eines magnetisierbaren Elementes in diesem einen Pol induziert, einem zweiten dreh— und schwenkbar gelagerten Magneten, dessen Beweglichkeit vom Abstand des zweiten Magneten zu dem in dem magnetisierbaren Element induzierten Polen abhängt und einem gemeinsam mit dem zweiten Magneten beweglichen Zeiger, gekennzeichnet durch eine solche Lagerung des zweiten Magneten (3), daß dessen Drehebene mit der Sichtung einer aus dem ersten Magneten (1) austretenden und durch den Mittelpunkt (7) des zweiten Magneten hindurchgehenden Kraftlinie einen Winkel bildet.

2·) Magnetischer Sucher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehebene des zweiten Magneten (3) mit der aus dem ersten Magneten (1) austretenden und durch den Mittelpunkt (7) des zweiten Magneten (3) hindurchgehenden Kraftlinie einen Winkel im Bereich zwischen 45° und 90° bildet»

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3·) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehebene des zweiten Magneten (5) praktisch rechtwinklig zu der aus dem ersten Magneten (1) austretenden und durch den Mittelpunkt (7) des zweiten Magneten (3) hindurchgehenden Kraftlinie liegt« · .

■4-.) Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein rückstellender Einfluß vorhanden ist, der den zweiten Magneten (3) in einer Richtung zu drehen "bestrebt ist, die derjenigen entgegengesetzt ist, in der er zum Drehen veranlaßt wird, wenn er in die Wähe des magneti— ■ sierbaren Elements gebracht wird»

5.) Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft von einer Komponente des magnetischen 3?lusses des ersten Magneten (1) gebildet ist, die im wesentlichen in der Drehebene des zweiten Magneten (3) wirkt.

60) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5 5 dadurch geffcennzeich— net, daß die Magneten (1,3) Permanentstabmagneten sind.

7.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich— • net, daß die Drehachse des zweiten Magneten (3) durch die. ■Zone eines Pols des ersten Magneten (1) geht und rechtwinklig zu derjenigen Achse des ersten Magneten (Ί) angeordnet ist, die die Pole (10 u_o20) des ersten Magneten (1) miteinander verbindet.

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