DE1673388B1 - Beschleunigungsmesser - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleuni- F i g. 5 ein Schaltbild der Abfühleinrichtung mit gungsmesser mit einer trägen Masse, die in einem dem zugeordneten Stromkreis.
Gehäuse in einer Bezugslage durch mechanische Der in Fig. 1 dargestellte Beschleunigungsmesser Federn gehalten ist, die mit der trägen Masse und dient der Anzeige von linearen Beschleunigungen dem Gehäuse verbunden sind und auf die Masse 5 längs einer Empfindlichkeitsachse. Der Beschleunieine ihrer Bewegung entgegengerichtete, der Ver- gungsmesser enthält eine langgestreckte träge Masse lagerung proportionale Kraft ausüben, und mit einer 10, die durch flache A-förmige mechanische Federn Spule, die auf die träge Masse, abhängig von Größe 14 und 16 gehalten ist, wobei eine Verlagerung der und Richtung des Stroms, eine magnetische Kraft in trägen Masse 10 lediglich in Richtung der Empfindeiner Richtung ausübt. io lichkeitsachse 18 (F i g. 2) gegeben ist, während Be-

Ein derartiger Beschleunigungsmesser ist durch wegungen der trägen Masse in allen anderen Richdie USA.-Patentschrift 3 076 343 bekannt. Bei dieser tungen begrenzt sind. Die Federn 14 und 16 stehen zahlreiche Bauteile aufweisenden Bauart ist die An- einer Verlagerung der trägen Masse 10 aus deren Ordnung von Teilen hoher und niedriger Permeabili- Mittelstellung entgegen und erzeugen eine positive tat in einer ganz bestimmten Zuordnung erforder- 15 Federkraft, die sich proportional mit der Verlagerung Hch. Sie ist ferner äußerst empfindlich auf Ab- der trägen Masse ändert und die die Masse 10 in die weichungen in den Spalten und auf Asymmetrien Mittelstellung zurückzubewegen trachtet,
ihrer Teile, und sie benötigt einen verhältnismäßig An den Enden der Masse 10 in Richtung der verwickelten Ausgangskreis. Da die die magnetische Empfindlichkeitsachse 18 sind Magnetanker 20 und Kraft ausübenden, die träge Masse umgebenden 20 22 befestigt. Diese haben die Form von flachen Spulen ihre Kraft über Wege hoher magnetischer Ferritscheiben, die im wesentlichen senkrecht zur Permeabilität und geringer Koerzitivkraft ausüben, Empfindlichkeitsachse 18 liegen. Neben den Magnetergibt sich ein trägeres Ansprechen des Geräts. ankern 20 und 22 sind mit axialem Abstand in

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einem Gehäuse 12 (F i g. 2) Ständer 24 bzw. 26 beBeschleunigungsmesser der eingangs erwähnten Art 25 festigt. Dieses Gehäuse muß nicht notwendigerweise so weiter auszugestalten, daß er für eine billige die träge Masse 10 enthalten. Jeder Ständer 24 und Massenfabrikation geeignet wird und hierbei eine 26 weist eine Primärwicklung 48 bzw. 52 auf, die mindestens mittelmäßige Arbeitsweise ermöglicht. durch einen Wechselstrom erregbar ist, um eine

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- magnetische Anziehungskraft zwischen dem Ständer

löst, daß die auf die träge Masse durch die mecha- 30 und dem zugeordneten Anker zu erzeugen. Diese

nischen Federn ausgeübte Kraft in an sich be- Anziehungskraft erhöht sich mit Verringerung des

kannter Weise durch magnetische Federn ausge- Abstandes des Ankers vom Ständer und stellt somit

glichen wird, so daß die träge Masse in der Bezugs- eine magnetische Federkraft dar. Da diese An-

achse durch auf sie wirkende Beschleunigungskräfte ziehungskraft in entgegengesetzter Richtung zu der

frei verlagerbar ist. 35 Federkraft der mechanischen Federn 14 und 16

Auf diese Weise wird bei einfacherem Aufbau, wirkt, kann durch entsprechende Einstellung dieser

der eine billige Herstellung ermöglicht, eine aus- Anziehungskraft die Federkraft der mechanischen

reichende Genauigkeit erreicht, wobei das An- Federn 14 und 16 ausgeglichen werden. Die träge

sprechen durch die vereinte Wirkung des Magnet- Masse 10 ist daher mechanisch in bezug zu dem

feldes des Dauermagneten und des elektromagnet!- 40 Gehäuse gehaltert, aber im wesentlichen längs der

sehen Feldes auf die träge Masse verbessert ist. Empfindlichkeitsachse frei, um auf auf sie ein-

Durch die USA.-Patentschrift 3 124 962 ist zwar wirkende Beschleunigungskräfte zu reagieren,
bekannt, die träge Masse allein durch magnetische Der Beschleunigungsmesser arbeitet mit Kraft-Federn zu tragen, die jedoch durch die Rückstell- rückführung, d. h., daß eine Verlagerung der Masse anordnung wie mechanische Federn wirken, um der 45 10 eine Einrichtung wirksam macht, die die Masse Bewegung der trägen Masse Widerstand entgegen- in die Mittelstellung zurückzuführen bestrebt ist. Zu zusetzen. Bei der erfindungsgemäßen Bauweise diesem Zweck trägt die träge Masse 10 eine große gleichen die magnetischen Federn dagegen die Rück- Spule 28, die so angeordnet ist, daß der durch sie Stellkraft der mechanischen Federn aus. fließende Strom im wesentlichen in einer zur Emp-

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vor- 50 findlichkeitsachse 18 parallelen Ebene fließt. Quer gesehen, daß die Spule von der trägen Masse selbst neben der Spule 28 sind U-förmige Dauermagneten getragen wird und so angeordnet ist, daß ein Strom- 30 und 32 angeordnet, die aus verschiedenen Segweg in einer zur Achse der erlaubten Verlagerung menten gebildet sein können. Diese Dauermagneten parallelen Ebene liegt und von einem von Dauer- 30 und 32 sind einander zugewandt angeordnet, so magneten gebildeten Magnetfeld quer zur Achse ge- 55 daß sich ein die Spule 28 schneidendes Magnetfeld schnitten wird. ergibt. Wird die Spule 28 durch einen Strom einer

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der bestimmten Richtung und Stärke erregt, so entsteht

Zeichnung dargestellt. eine auf die Masse 10 wirkende Kraft, die diese in

In der Zeichnung ist die Mittelstellung zurückbewegt.

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einiger 60 F i g. 2 zeigt die einzelnen Teile des Beschleuni-

Grundelemente eines Beschleunigungsmessers nach gungsmessers in näherer Einzelheit. Die träge Masse

der Erfindung, 10 liegt innerhalb eines länglichen Raumes innerhalb

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des des Gehäuses 12. Die mechanischen Federn 14 und

größten Teils der Bauteile nach Fig. 1, auseinander- 16 verbinden das Gehäuse 12 mit der Masse 10. Die

gezeichnet dargestellt, 65 Magnetanker 20 und 22 liegen benachbart zum

F i g. 3 ein Schnitt durch eine Abfühleinrichtung, äußeren Umfang des Gehäuses 12. Die zugeordneten

Fi g. 4 eine vereinfachte Darstellung der Abfühl- Ständer 24 und 26 sind im wesentlichen koaxial zu

einrichtung und den Ankern angeordnet. Die gesamte Baueinheit aus

der Masse 10, den Ankern 20 und 22, den Ständern 24 und 26 und den Dauermagneten 30 und 32 ist innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet und in einer Tragscheibe 34 gehaltert, die durch Schrauben 36 und 38 befestigt ist. Wird das Gerät mit einem Fluid ganz oder teilweise gefüllt, so ist zur Zuführung des Fluids eine Öffnung 35 vorgesehen. Ferner ist ein Balg 40 angeordnet, der Volumenänderungen des Fluids infolge von Temperaturänderungen ausgleicht. Die gefüllte Kammer des Geräts wird durch eine zylindrische Kappe 42 abgedichtet, mit der elektrische Heizleiter 44 am Außenmantel befestigt sind. Das Gesamte kann durch eine zylindrische Schmutzkappe 46 geschützt sein.

Die F i g. 3 bis 5 veranschaulichen die Arbeitsweise der Ständer 24 und 26 im einzelnen. Beide Ständer 24 und 26 sind von gleichem Aufbau. Der Ständer 26 enthält einen Ferritkern 47, der die Primärwicklung 48 und die Sekundärwicklung 50 trägt. Der andere Ständer 24 trägt in gleicher Weise die Primärwicklung 52 und die Sekundärwicklung 54. F i g. 5 zeigt, daß die beiden Primärwicklungen 48 und 52 in Reihe geschaltet an einer Wechselstromquelle liegen. Bei Erregung der Wicklungen 48 und 52 entsteht ein Magnetfluß, der Anziehungskräfte zwischen dem Kern 47 und den benachbartea Ankern 22 bzw. 20 bedingt. In der Mittelstellung der Masse 10 hat diese von den Ständern 24 und 26 gleichen Abstand, so daß die Anziehungskräfte ausgeglichen sind. Veranlaßt jedoch eine Beschleunigungskraft eine Verlagerung der Masse 10 auf den Ständer 26 zu, so erhöht sich die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Anker 22 und dem Kern 47. während gleichzeitig die Anziehungskraft auf den Anker 20 entsprechend abnimmt. Die Kraft der mechanischen Federn 14 und 16 gleicht diese Unbalance aus, da sie den Magnetanker 22 bei der Annäherung an den Kern 47 von diesem zurückzieht. Der Luftspalt zwischen dem Magnetanker und dem Kern ändert sich und veranlaßt damit eine Änderung des Magnetflusses, der durch den mittleren Teil des Kerns 47 fließt. Die Sekundärwicklung 50 spricht auf die Änderung des Magnetflusses an. so daß in ihr Spannungen induziert werden, die sich entsprechend der Flußänderung ändern. Diese Spannung kann als Maß für die relative Verlagerung der Masse 10 verwendet werden. Sie dient ferner der Steuerung der Erregung der Spule 28. Wie F i g. 5 zeigt, sind die Sekundärwicklungen 50 und 54 in Reihe geschaltet, um ihre Auslässe zu addieren.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Beschleunigungsmesser mit einer tragen Masse, die in einem Gehäuse in einer Bezugslage durch mechanische Federn gehalten ist, die mit der trägen Masse und dem Gehäuse verbunden sind und auf die Masse eine ihrer Bewegung entgegengerichtete, der Verlagerung proportionale Kraft ausüben, und mit einer Spule, die auf die träge Masse, abhängig von Größe und Richtung des Stroms, eine magnetische Kraft in einer Richtung ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die träge Masse (10) durch die mechanischen Federn (14, 16) ausgeübte Kraft in an sich bekannter Weise durch magnetische Federn (20,24; 27,26) ausgeglichen wird, so daß die träge Masse in der Bezugsachse durch auf sie wirkende Beschleunigungskräfte frei verlagerbar ist.

2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (28) von. der tragen Masse (10) selbst getragen wird und so angeordnet ist, daß ein Stromweg in einer zur Achse (18) der erlaubten Verlagerung parallelen Ebene liegt und von einem von Dauermagneten (30, 32) gebildeten Magnetfeld quer zur Achse (18) geschnitten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen