DE1773632A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhaengigkeit der Stroemung eines stroemenden Mediums - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhaengigkeit der Stroemung eines stroemenden MediumsInfo
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- DE1773632A1 DE1773632A1 DE19681773632 DE1773632A DE1773632A1 DE 1773632 A1 DE1773632 A1 DE 1773632A1 DE 19681773632 DE19681773632 DE 19681773632 DE 1773632 A DE1773632 A DE 1773632A DE 1773632 A1 DE1773632 A1 DE 1773632A1
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Description
BEIM STROHHAUSE 34 PATENTANWALT »U* 2* 67 *3
GEOEGB KHT1 LIMITED ,3
Biscot Road Works,
LUTOIT, Bedfordshire
E η g 1 and
LUTOIT, Bedfordshire
E η g 1 and
Anwaltsakte: 3220
Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen
Signals in Abhängigkeit der Strömung eines . strömenden Mediums
Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der englischen Patentanmeldung No. 27979/67 vom 16„ Juni
1967 in Anspruch genommen»
Die Erfindung betrifft die elektrische Feststellung der Strömung eines strömenden Mediums.
Mit der Erfindung soll eine verbesserte Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Erlangung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit
der Strömung eines strömenden Mediums geschaffen werden.
Die Erfindung sieht eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen
Signals in Abhängigkeit der Strömung eines strömenden Mediums vor, die sich dadurch auszeichnet, daß eine auf die
Strömung eines strömenden Mediums entsprechende Vorrichtung vorgesehen ist, die Änderungen in einem magnetischen Feld hervor-
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ruft, in dem ein -JeteKtor angeordnet ist, der onr»a oder im
wesentlichen ohne magnetische tie action zv.'lser_en der. Liagrie tisch
en feld und dein. Detektor das elektrische Signal infolge
von Änderungen des magnetischen Feldes erzeugt.
Die Erfindung sieht ebenfalls ein /erfariren zur i.rzfcu&ang eines
elejitriscnen Signals in Abhängigkeit der Strömung eines strömenden
Mediums vor, das sich dadurch auszeichnet, ά&ά durch
die Strömung des strömenden Mediums Änderungen in einem magnetischen
Feld hervorgerufen werden, die von eines, im magnetischen
j?eld angeordneten Detektor ohne oder ±m wesentlichen ohne
magnetisch mit dein magnetischen ^eId zu reagieren in anspräche
auf die Änderungen des magnetischen ireldes in elektrische Signale
umgewandelt werden0
Die Änderungen im magnetischen ield können dadurcä bewirkt
v/erden, daß einem durch die Strömung angetriebenen I'urbinenlaufrad
ein oder mehrere Magnete zugeordnet sind, um ein sich
infolge der Strömung, vorzugsweise in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit,
änderndes Magnetfeld zu erzeugen. Zweckmäßig sind die sich bewegenden Magnete Dauermagnete, so daß
keine elektrischen Verbindungen zu ihnen hergestellt zu werden brauchen. Ss liegt jedoch im Bereich der Erfindung, einen Elektromagneten
für die Bewegung vorzusehen, um das sich ändernde Magnetfeld zu erzeugen,,
Die auf die Änderungen des Magnetfeldes ansprechende Vorrichtung kann eine Hall-Platte aufweisen, die bei jeder j?eldände-
109832/0690 BAD original
runK: eins ^s^aii^ ä spannung erzeugt. Diese Ausgangsspannung ist
unabJbuL.ji/- vx, ier ircße dir jreldJnäeru-ij ui.-d iiann integriert
,/order;, ur: c-ti» ->i_,-.il ·_;.; ir/su^en, -aas proportional au der an-.
■^■ih'l j.^-* -3^1 lü. Ie run«: en ic -jeiteiiiiieit ist. Jer abstand avviüc.:eti
ier jf-Lsi.it3 xid deui Ls piet, bawo leu l.ia£neten, ist nioht
i.ri irisch -jeI iar detektor .-rann außerhalb des iurbinengeliäuses
a:; ■-oräiic't sein. J- eine nicht stetige Änderung ies r.agnetiel-
ie.3 ^ο3;;ι^%ιιΐ -leräeii ,auü>, 1ώ.η:ι eine ^.erin^werti^e Hall-Platte
ver.v3ü.JL^t werden ο
iuijts^ie ei^er ^aIl-Hatte können ein oder mehrere 2ta
abhängige widerstünde als Detektor ■ benutzt v;erdeno Derartige
.videratäiiäe sind verii'iltiiismäiig billig und es können mehrere
verwendet werden, die beispielsweise um einen rotierenden kagnet
herum angeordnet sind, um mehrere Ausgangsinipulse je Umdrehung
abzugeben. Darüber hinaus erfordern sie keine Brregerspannung,
so daä eine Verbindung aus zwei Leitungsdrähten zum
Detektor ausreichte Auch in diesem i^aile braucht der Detektor
keine genaue Stellung einzunehmen,,
jis dürfte einleuchten, daia durch die Verwendung einer Hall-Platte
oder magnetisch abhängiger ./iderstände als Detektor
oder Abhebevorrichtung in Verbindung mit sich infolge der bewegenden
Magnete ändernden !iagnetfeldeni ein vernachlässigbarer
iV'iderstand ,ge^en diese Bewegung auftritt, da tatsächlich Keine
magnetisciie üeaktion zwischen den sich bewegenden mad den
festen teilen vorhanden ist. Die Teile weisen -laher Keine bevorzugte
na^neiisehe ausrichtung auf, dPn., es ist keine Stel-
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lung vorhanden, in der die potentielle Energie infolge der Magnetkräfte ein Minimum aufweist0
Mehrere'Ausführungsbeispiele des Erfindung#g€genstandes sollen
nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:
I1Ig0 1 eine Teilseitenansicht im Schnitt einer ersten
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes}
Figo 2 einen Teilschnitt teilweise schematisch nach
Linie II-II der Figo 1 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 eine der Figo 1 ähnliche Ansicht einer zweiten
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes;
Figo 4 einen zum Teil schematischen Teilschnitt nach
Linie IV-IV der Fig. 3 in vergoßertem Maßstab;
Figo 5 eine Seitenansicht im Schnitt einer dritten Äusführungsform
des Erfindungsgegenstandes;
Fig. 6 eine Seitenansicht im Schnitt einer vierten Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes}
Figo 7 eine Seitenansicht im Schnitt einer fünften Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes}
Figo 8 eine Draufsicht der Ausführungsform naoh fig. 7I
Fig. 9 ein Blockdiagramm, die elektrischen Anordnungen
zeigend, aur Verwendung mit einer eine Hall-Plattfe"
benutzenden Vorrichtung}
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S 1773932
Fig. 10 ein Blockdiagraaim, das wahlweise anstelle des in
Fig. 9 gezeigten Blockdiagramms verwendet werden
kann;
Pig. 11 ein Blockdiagramm, das wahlweise anstelle des in
Figo 9 gezeigten verwendet werden kannj
Mg· 12 ein Blockdiagramm zur Verwendung "bei einer Vorrichtung,
die einen magnetisch abhängigen Widerstand benutzt;
Figo 15 ein Blockdiagramm, das wahlweise anstelle des in
Fig« 12 gezeigten verwendbar ist}
Fig. 14 ein Blockdiagramm zur Verwendung bei einer Vorrichtung,
die zwei magnetisch abhängige Widerstände benutzt;
Fig. 15 ein Blockdiagramm, das wahlweise anstelle des in Fig. 14 gezeigten verwendbar ist;
Fig. 16 eine Stromkreisanordnung mit Temperaturausgleich
zur Verwendung bei einer Vorrichtung, die einen magnetisch abhängigen Widerstand verwendet; und
Fig· 17 ein Blockdiagramm zur Verwendung bei einer Vorriohtung,
die mehr als zwei magnetisch abhängige Widerstände benutzt.
.Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung weist ein Strömungerohr
10 auf, das aur Aufnahme der Strömung eines strömenden
Mediuoe mit eimer Rohrleitung verbunden »ein kann. Im Strömunge-
fe ■ ■■' ·
' . 10Ιβ3ί/θϊβθ"
rohr 10 ist ein Turbinenlaufrad 12 angeordnet, das sich'mit
. einer «/eile 16 in einem Lager 14 um die Rohrachse dreht. Die
Welle 16 dreht sich mit dem Turbinenlaufrad 12 um eine auf der Welle angeordnete Scheibe 18 anzutreiben» Wie in Fig. 2 gezeigt,
ist die Scheibe entlang einem Durchmesser magnetisiert, so daß sie einen Nord- und einen Südpol aufweist, die einander
diametral gegenüberliegen. Die Welle 16 trägt an jedem Ende ein
konisches Strömungsrichtungsteil 20, um die Turbulenz, die durch
das Turbinenlaufrad hervorgerufen wird, zu reduzieren«
Durch eine Öffnung in der Wand des Strömungsrohres 10 steht ein
rohrförmiges Detektorgehäuse 22 vor, wobei das Ende des Gehäuses innerhalb des Strömungsrohres geschlossen ist. Wie schematisch
in Fig. 2 gezeigt, ist im Gehäuse 22 eine Hall-Platte 24 an einer
Stelle benachbart zu der magnetisierten Sehe.' ,e 18 angeordnet.
Zur Erregung der Hall-Platte 24- sind elektrische Zufuhrleitungen 26 und 28 vorgesehen, wobei die A .3gangsspannung der Hall-Platte
durch Leitungen 30 und 32 abgenommen wird. Die Hall-Spannung
wird in einer geeigneten Stromkreisanordnung, beispielsweise :
einer der in den Fig. 9, 10 und 11 gezeigten, verarbeitet· Die
ι Stromkreiskomponenten können, falls erwünscht, entfernt angeord-t·
net sein, sind jedoch zweckmäßig in einen Gehäuse 34 angeordnet)
von dem das Detektorgehäuse 22 vorsteht» wobei das Gehäuse
außen am Strömungsrohr 10 angebracht ist. ν.
Es ist ersichtlich, daß ein duroh das Sjtrömungirolxr 10 **
des Strömungsmedium eine Drehung des Turblnenlauiyadt·
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der Scheibe 18 bewirkt. Die Hall-Platte 24 ist infolge der Pole der Scheibe 18 innerhalb des Magnetfeldes angeordnet, wobei
sich die feldstärke beim Drehen der Scheibe ändert, wodurch
an der Hall-Platte eine veränderliche Spannung erzeugt wird. Die Ausgangsspannung der Hall-Platte ist somit eine wechselnde,
deren frequenz von der Drehgeschwindigkeit des Turbinenlaufrades 12 und somit von der Strömungsgeschwindigkeit des durch das
Kohr 10 strömenden Lediums abhängt.
Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform ist in vielerlei
Hinsicht ähnlich der der Fig. 1 und 2, wobei gleiche Teile mit den gleichen, zuvor benutzten Bezugsziffern versehen sind.
Auch hier dreht sich ein Turbinenlaufrad 12 innerhalb eines Strömungsrohres in Ansprache auf die durch dasselbe gehenden
Strömung. Anstatt jedoch auf der Turbinenwelle eine sich mit der Turbine drehende magnetisierte Scheibe vorzusehen, ist ein
Itiagnet 38 am Ende einer jeden oder wenigstens einer Mehrzahl der
Schaufeln 39 des Turbinenlaufrades 12 angeordnet, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Magnete 38 liegen alle in einer Ebene,
rechtwinklig zu der gemeinsamen Achse des Turbinenlaufrades und des Strömungsrohres, wobei die Ebene ein Detektorgehäuse 40
schneidet. Das Gehäuse 40 ähnelt dem Gehäuse 22 der Fig. 1, in dem es eine Hall-Platte aufnimmt, auf die die Magnetfelder der
Magnete 38 auftreffen können.
Im Vergleich mit der Ausführungsform naoh Figuren 1 und 2 hat
die der Fig. 3 und 4 den Vorteil, daß das Detektorgehäuee 40
nioht so weit in das Strömungsrohr vorzustehen braucht, wie
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beim Gehäuse 22, so daß eine geringere Störung der Strömungssymmetrie innerhalb des Rohres erzielt wird· Weiterhin kann
die Anzahl der von den Turbinenschaufeln getragen«» Magnete
ausreichend sein, um bei jeder Umdrehung der Welle 16 jede erforderliche
Anzahl von Änderungen in der Hall-Plattenauagangespannung
zu erzeugen.,
Die in Fig. 5 gezeigte dritte Aueführungeform dee Erfindungegegenstandes
weist ein Turbinenlaufrad mit Turbinenschaufel» fe 52 auf, das sich mit einer nichtgezeigten Welle innerhalb eines
Gehäuses 56 dreht, das einen Ein- und Aualaßstuteen 58 häa· 60
aufweist, um ein Strömungsmedium tangential zum Turbinenlaufrad zu führenc Wie bei der Ausführungsform nach Pig· I trägt die
Turbinenwelle 54 eine eich mit derselben drehende magnetielerte
Scheibe 62. Die Scheibe ist, wie in Fig. 5 gezeigt, entlang
einem Durchmesser magnetisiert. Ein rohrförmiges Detektorgehäuee
64 steht durch eine öffnung in der Wand dee Turbinengehäuseβ 56
vor, wobei sein inneres geschlossenes Ende nahe der Scheibe 62 liegt.
Innerhalb des Gehäuses 56 ist eine Hall-Platte'angeordnet) die
den infolge der Drehung der Scheibe 62 mit den Turbinenlaufrad wechselnden Magnetfeldern ausgesetzt ist. Dae Detektorgehäuee
erstreckt sich von einem Gehäuse 66, da« außen an öehttuee 56
angebracht ist und die erforderlichen augeordnettn Stromkreiskomponenten
enthält. Es ist ereiohtlioh, daB dl« Beziehung
zwischen der Magnetscheibe und der Hall-Platte in weeentliohtn
gleich der in Fig. 2 ist, wobei der Hall-Plattenauegane in
1O9832/"oI«"o
wesentlichen der gleiche wie bei der Anordnung nach den Figo 1 und 2 ist.
Die Ausführungsform nach Fig. 6 ähnelt in gewisser Hinsicht derjenigen
in Fig„ 5,w°bei gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern
wie ihre Äquivalente in den vorhergehenden Figuren bezeichnet sindo Anstelle der diametral magnetiaierten Scheibe, die
sich mit dem Turbinenlaufrad dreht, trägt das Turbinenlaufrad der Fig. 6 jedoch mehrere Permanentmagnete 68, wobei jeweils
ein Magnet am Ende einer jeden Turbinenschaufel 52 befestigt ist. Sin Detektorgehäuse 70 enthält wiederum eine Hall-Platte,
die auf das sich ändernde Magnetfeld infolge der daran vorbeilaufenden Magnete 68 des sich drehenden Turbinenlaufrades anspricht.
Die Anordnung der Magnete und der Hall-Platte ist somit gleich der der Figo 4, wobei der Hall-Plattenausgang dieselbe
allgemeine Form aufweist.
£s dürfte verständlich sein, daß die in den verschiedenen Ausführungsformen
der Fig. 1-8 benutzte Hall-Platte 24 durch einen magnetisch abhängigen »/iderstand ersetzt werden kann, der durch
nur zwei Leitungen mib dem zugeordneten Stromkreis verbunden
ist. Darüber hinaus können mehrere derartige Widerstände mit geeigneten i7inkelab3tänden um die Achse innerhalb eines den
Gehäusen 22, 40, 64 und 70 entsprechenden Gehäuses angeordnet
sein.
Die Au3führungaform nach den Figuren 7 und 8 weist ein u
80 auf, dae eine Kammer 82 kreisförmigen Querschnitts in Drauf
•ioht umechlieüt. Ein Turbinenlaufrad mit Schaufeln 84 ist
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- 9 - ORIGINAL INSPECTED
koaxial drehbar innerhalb der Kammer mit einer Welle 86 angeordnet
ο Das Gehäuse 80 weist Ein- und Auslaufstutzen 88 bzw. 90
auf, die in die Kammer 82 münden, um ein Strömungsmittel tangential in die und aus der Kammer zu führen und eine Drehung
des Turbinenlaufrades und der vYelle 86 au bewirken. Wie gezeigt,
erstreckt sich die tfelle 86 aufwarte aus der Kammer 82 in eine
Kammerverlangerung 92, die in einer Kopfplatte 94 gebildet ist, die das obere Ende der Kammer 82 abschließt.
Innerhalb dieser Kammerverlangerung 92 trägt die Welle 86 eine
^ sich mit ihr drehende Scheibe 95, die den Scheiben 18 und 62 insofern ähnelt, als sie diametral magnetisiert ist.
Um die Kammerverlängerung 92 herum sind drei magnetisch abhängige
Widerstände 98 angeordnet, nie widerstände 98 weisen alle
den gleichen Pegel auf und sind in gleichen rfinkelabständen um die Achse der tfelle 86 herum angeordnet. Wenn sich die magnetisierte
Scheibe 95 mit dem Turbinenlaufrad 84 infolge der Strömung eines strömenden Mediums in die und aus der Kammer 82 dreht,
b ändert sich das Magnetfeld, indem jeder ifiderstartd steht, wenn
sich die Pole der Scheibe daran vorbeibewegen. Die Widerstände 98 sind natürlich mit einem geeigneten Stromkreis, wie er beispielsweise
später mit Bezug auf Fig. 17 beschrieben werden wird, verbunden.
Die dargestellten und beschriebenen Vorrichtungen können aus ι
jedem geeigneten Material konstruiert sein, wobei stationäres, j magnetisch durchlässiges Material innerhalb des Magnetfeldes
" 10 ~ BAD ORIGINAL ·
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vermieden oder so angeordnet wird, daß Verluste und jegliche Möglichkeit, daß die beweglichen Teile eine bevorzugte Ausrichtung
haben, vermieden wird.
Jäs wird nunmehr auf die Stromkreisanordnungen zur Verwendung
mit den Vorrichtungen gemäß der Erfindung Bezug genommen, wobei diejenigen der Fig. 9t 10 und 11 beispielsweise mit jeder der
Ausführungsformen nach den Fig. 1-6 verwendbar sind, wenn der Detektor eine Hall-Platte aufweist.
Im Stromkreis der Fig. 9 führen die Leitungen 26, 28 der Hall-Platte
24 eine Sleichstromerregerspannung zu, während die Leitungen 30 und 32 den Hall-Ilattenausgang einem Differentialverstärker
100 zuführen. Jie zuvor erwähnt, ist der Hall-Plattenausgang
tatsächlich eine sinusförmige Spannung, wobei jede Welle derselben eine vollständige Umdrehung der Magnetscheibe
18 und des Turbinenlaufrades 12 darstellt, wenn der Stromkreis in Verbindung mit der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 benutzt
wird. Das differenzierte, verstärkte Signal wird einem Vollweggleichrichterkreis
102 und dessen Ausgang einem Impulsformkreis 104 zugeführt. Es ist ersichtlich, daß der Impulsformkreis 104
einen '"uegang, beispielsweise einen Rechteckwellenausgang erzeugt,
in dem zwei Impulse jede Drehung des Turbinenlaufrades darstellen. Der Ausgang kann zweckmäßig einem Zähler zugeführt
werden, um ein Maß der Strömungsgeschwindigkeit des die Drehung bewirkenden strömenden Mediums zu bilden.
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109832/0690 ead u:^ -
Wie ersichtlich, könnte der Stromkreis nach Fig. 9 durch Fortlassung
des Vollweggleichrichters 104 abgeändert werden, wobei dann der impulsformende Stromkreis 104 so ausgelegt sein würde,
daß bei jeder Welle des JDif ferentialverstärkerausgangs nur ein einziger Impuls erzeugt würde. Der Impulsformerausgang erzeugt
somit nur einen Impuls je Umdrehung der Magnetscheibe 18»
Anstelle der Gleichstromerregerspannung kann der Hall-Platte über die Leitungen 26 und 28 eine viechseistromerregerspannung
zugeführt v/erden. Die Hall-Plattenausgangsspannung kann dann, wie in Fig. 10 gezeigt, in einem Verstärker 110 verstärkt werden,
um einen amplitudenmodulierten '-Vechselstromausgang zu erzeugen»
Die modulierte tfelle hat die Frequenz der Wechselstromerregerquelle
und die Amplitudenmodulationen haben die Frequenz der rotierenden Magnetscheibe, tfie in Fig. 10 gezeigt, kann der amplitudenmodulierte
Ausgang einem Demudulator und Impulaformkreia 112 zugeführt werden, um eine Hechteckwelle mit einer Frequenz
der Umdrehung der Magnetscheibe 18 zu erzeugen.
Die Stromkreisanordnung nach Fig. 11 weist einen Verstärker 120 mit einem abgestimmten Kreis auf, der durch eine einen Kondensator
122 und einen V/iderstand 124 enthaltende Schaltung gebildet
wirdο Die Eall-Platte 24 ist in einer Rückkoppelungsleitung für
den Verstärker 120, wie gezeigt, angeordnet, wobei'die Auslegung
derart ist, daß der Verstärker einen Ausgang mit einer Frequenz erzeugt, die nur durch den abgestimmten Kreis bestimmt wird,
wenn die Hall-Platte eine positive Ausgangsspannung erzeugt.
- 12 109832/0690
Der an der leitung 126 erzeugte Ausgang besteht daher aus einer Keine von Entladungen der abgestimmten Kreisfrequenz, wobei
jede Entladung bei Verwendung der in den Fig. 1, 2 oder 5 gezeigten
Vorrichtung eine vollständige Umdrehung der Magnetscheibe oder bei Verwendung der in den Fig. 3f 4 oder ο gezeigten
Vorrichtung den Durchgang eines Magneten darstellte
Die in den Fig. 12 und 13 gezeigten Stromkreise sind mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie beispielsweise in drn
Fig. 1-6 gezeigt sind, verwendbar, bei denen der Detektor aus einem magnetisch abhängigen i/iderstand, beispielsweise einem
Widerstand aus einem Indium-Antimonid-Halbleiter besteht, dessen Widerstand sich ändert, wenn ein Magnetfeld über denselben erzeugt
wird und zwar unabhängig von der Feldrichtung.
Der einfache, in Fig. 12 dargestellte Stromkreis wird durch
Gleichstrom erregt, tfenn dieser Stromkreis beispielsweise mit
der Vorrichtung nach Fig. '6 verwendet wird, werden die Änderungen des Stromflusses durch einen ifiderstand 130 mit festem »Vert,
der in iieihe mit dem magnetisch abhängigen Widerstand 25 und der
Gleichstromeinspeisung liegt, nutzbar gemacht, die auf das sich ändernde Magnetfeld durch den Vorbeilauf der Magneten 68 zurückzuführen
sind, benutzt, um einen Kippkreis 130 zu betätigen und einen Impuls bei jeder derartigen Änderung zu erzeugen.
Bei Verwendung mit der Vorrichtung nach Fig. 5 wird der Widerstand
2i> bei jeder Umdrehung der Magnetscheibe 62 infolge der
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Annäherung und der Entfernung eines jeden der Pole zweimal geändert
. Der Ausgang des Kippkreises besteht dann aus- Impulsen mit der zweifachen Frequenz, mit der die Magnetscheibe und das
sie treibende Turbinenlaufrad gedreht werden.
Figo 13 zeigt einen durch Wechselstrom erregten Stromkreis, der dem magnetisch ansprechenden Widerstand 25 und einem Widerstand
143 über die Anschlüsse 140 und 141 zugeführt wird. Die Wirkung der Widerstandsänderungen im i/iderstand 25, beispielsweise infolge
der durch die Drehung der Scheibe 62 in der Vorrichtung der Fig. 5 bewirkten Magnetfeldänderungen, dient zur Amplitudenmodulation
der Erregerfrequeüü mit einer Frequenz, die dem
zweifachen derjenigen entspricht, mit der die Scheibe sich dreht. Das am Widerstand erzeugte veränderliche Signal wird
einem Verstärker 144 zugeführt, dessen Ausgang einem Demodulator- und Impulsformkreis 146 zugeführt wird, um beispielsweise
einen itechteckwellenimpuls zum Zählen zu büuen.
Die Stromkreisanordnung nach Fig. 14 ist zur Verwendung mit zwei diametral gegenüberliegend angeordneten, magnetisch abhängigen
Widerständen, beispielsweise bei einer Vorrichtung nach Fig. 1 und 2, geeignet, die durch Verwendung einee magnetisch
abhängigen Widerstandes 25 anstelle der Hall-Platte 24 und die zusätzliche Anordnung eines zweiten magnetisch abhängigen
Widerstandes 150 abgeändert ist, wobei die Widerstände ±r\ einem Detektorgehäuse um 180° versetzt, wie gezeigt, angeordnet
sind. Der Stromkreis wird mit Gleichstrom erregt, wobei die ;
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beiden widerstände 24 und 150 in einer Brückenschaltung mit
zwei Widerständen IbI und 152 angeordnet sind. Der Brückenausgang
wird einem Kippkreis 154 zugeführt, dessen Ausgangsimpuise,
die beispielsweise ±techteckform aufweisen, eine Frequenz
haben, die gleich der zweifachen Frequenz der sich drehenden Scheibe la ist. is ist ersichtlich, daß durch die Anordnung
der Fig* 14 eine größere üiripfindlichkeit als bei derjenigen
der Ui6. 12 und 13, jedoch mit der gleichen Anzahl von
Impulsen je Umdrehung erreicht wird.
In Fig. 15 ist eine Stromicreisanordnung zur Verwendung mit zwei
magnetisch abhängigen Widerständen, beispielsweise für eine Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 gezeigt, die jedoch durch
Verwendung eines magnetisch abhängigen Widerstandes 25 anstelle
der Hall-Platte 24 und die zusätzliche Anordnung eines zweiten magnetisch abhängigen ,Viderstandes 160 abgeändert ist, wobei
die Widerstände in einem Detektct ehäuse um 90° versetzt gegenüber
der Darstellung angeordnet sind. Die Widerstände 24 und 160 sind wiederum mit Widerständen 161 und 162 mit festen V/erten
in einem Sleichstrombrückenkreis verbunden, dessen Ausgang einem iCippkreis 164 zugeführt wird. Jeder der Widerstände 24
'und 160 beeinflußt mit seiner eigenen »Virkung den Ausgang anabhängig
vom anderen, wobei vier Impulse je Umdrehung der öcheioe
18 am Kippkreisausgang erzeugt werden.
Die Stromkreisanordnung der Fig. 16 wird wiederum durch Gleichstrom
erregt, nur ein einziger, magnetisch abhängiger .Vider-
- 15 109832/0690
stand 25 ist in einem veränderlichen Magnetfeld, beispielsweise
bei der Vorrichtung nach Fig. 6 angeordnet. Ein gleicher magnetisch abhängiger Widerstand 170 ist in iieihe mit dem
widerstand 25 an die Gleichstromquelle angeschlossen, wobei der Widerstand 160 so angeordnet ist, daß er den gleichen Temperaturbedingungen
wie der Widerstand 25 ausgesetzt ist- Das
Spannungspotential zwischen den Widerständen wird einem Kippkreis 172 zugeführt, der einen Ausgang in Form von Impulsen
mit einer Frequenz erzeugt, die der Umdrehungsfrequenz des Turbinenlaufrades multipliziert mit der Anzahl der Magneten 68
entspricht. Der zweite, magnetisch abhängige »Widerstand 170 wirkt als ein Temperaturausgleicher, so daß die Vorrichtung
über einen wesentlichen Temperaturbereich arbeiten kann·
Die Stromkreisanordnung nach Fig» 17 weist drei magnetisch abhängige
Widerstände 98 der Vorrichtung nach den Fig. 7 und auf, oder sie kann in Verbindung mit einer Vorrichtung nach den
Figo 1-6 verwendet werden, wenn diese durch die Verwendung eines
magnetisch abhängigen Widerstandes anstelle der Hall-Platte und die zusätzliche Anordnung von zwei weiteren, magnetisch
abhängigen Widerständen, die in Detektorgehäusen in gleichen Winkelabständen vom dargestellten Gehäuse angeordnet sind, abgeändert
wird» «Vie gezeigt, sind die Widerstände 98 parallel
in einer Schaltung verbunden, die in Heihe mit einem Widerstand 183 mit festem Wert und einer Gleichstromquelle liegen. Die
Spannung zwischen der Schaltung und dem Widerstand 183 wird einem Verstärker und einem Kippkreis 185 zugeführt, der eine
Reihe von geeignet geformten Impulsen, beispielsweise
1 O 9 8 3 2 ' ft~* ft rt BAD 0RIGINAt*
eckwellen, erzeugt. v»enn die Drehfrequenz der Magnetscheibe
95 (f) Umdrehungen je Sekunde beträgt, beträgt die Impulswiederholungsgeschwindigkeit
6 je Sekunde» Wenn die Turbinenlaufradschaufeln
(n) Magnete 38 oder 68 tragen, die die Scheibe 95 ersetzen, wird die Impulswiederholungsgeschwindigkeit
gleich 3 nf betragene denn eine noch größere Impulszahl je
Umdrehung des Turbinenlaufrades erforderlich ist, kann eine größere Anzahl von magnetisch abhängigen Widerständen in geeigneten
Stellungen um die Drehachse der Scheibe herum angeordnet und parallel zu den Widerständen 98 geschaltet werden.
Es dürfte verständlich sein, daß die Erfindung weder auf eine besondere Anzahl oder Anordnung der Magneten zur Bewirkung
der Magnetfeldänderung noch auf Detektoren, die auf die Änderungen
ansprechen, beschränkt ist. Mit der Erfindung ist eine geeignete und wirksame Feststellung oder Messung der Strömung
eines strömenden Mediums geschaffen. -Die Erfindung ist nicht
auf die vorstehende Beschreibung beschränkt, sondern wird von den nachfolgenden Ansprüchen bestimmt.
ORIGINAL If-ISPECTED
- 17 -
109832/0690
Claims (1)
- 2 HAMBURG 1■KIM BTHOHHAUBB S* KUV a* 67 *»Biscot Road works,
LUTON, Bedfordshire"
EnglandAnwaltsakte: 3220Patentansprüche1.) Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signale in Abhängigkeit von der Strömung eines strömenden Mediums, da- , durch gekennzeichnet, daß eine auf die Strömung eines strömenden Mediums ansprechende Vorrichtung (12,18»39,30»5^>2>52,68, 84,93) vorgesehen ist, die Änderungen in einem magnetischen Feld hervorruft, in dem ein Detektor (12,25,98) angeordnet ist, der ohne oder im wesentlichen ohne magnetische Reaktion zwischen dem magnetischen feld und dem Detektor das elektrische Signal infolge von Änderungen des magnetischen Feldes erzeugt.2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die auf die Strömung des strömenden Mediums ansprechende Vorrichtung (12,18,39,38,52,62,52,68,84,95) magaetiiCö· Kittel (18,38,62,68,95) aufweist, die sich in Ansprache ai»f die Strömung des strömenden Mediums derart bewegen, daß sie keine be- : vorzugte Richtung haben.3.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß- 1 -1 09832/Q690KONTINI DKISDN(R SANK, KONTO-N*. ·β·9 · »ΟΙΤΙΟΗΚΙ NAMIUl« MB. »··? ··ORfGINAL INSRECT^b•lie <.u:J die ϋΐχ'οκιι^ΐ;* äec strebenden ...ediums ansprechende Vori'icntuiife-(i2fia,5i;i33fi>2,u2f^2,btif64,93) bewegliche magnetische I\.'.ittol (18,53,62,68,93) aufweist, und daß das magnetische j'eld der hiH^netisel-en littal frei oder im wesentlichen in jeder btellung der xagiietiochen mittel frei von magnetisch durchlässigem j-.;;iteri-il ist»4.) Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, da3 die iuagnetisciieii iviittel einen oder mehrere Permanentmagnete (lö,5ä,o2,OS,9p) aufweisen.ii.)* Vorrich-tun^r nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Strömung des strömenden Mediums ansprechende Vorrichtung (12) eine Axialturbine ist, die koaxial in einem rohrförmigen jL*urciner^ehäuse (10) angeordnet ist, durch das das strömende «.eäium strömt.6.) Vorrichtung nach Anspruch ij, dadurch gekennzeichnet, daß der -iin- unä Auslas für das ströcende iuedium in das i'urbinengehäuse (J0 axial fluchtend zueinander angeordnet sind.7.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Strömung des strömenden Lediums ansprechende Vorrichtung (?2,ό2,52,68,84·,95) eine in einem Turbinengehäuse (56,80) angeordnete Tangential turbine (52,84) auf v/ei st, die sich um eine rechtwinklig zur Strömungsrichtung liegende Achse dreht.8.) Vorrichtung nach einem der Ansprache 5-7, dadurch gekenn-- 2 109832/0690zeichnet, daß die auf die Strömung des strömenden Mediums ansprechende Vorrichtung (12,18,52,68,52,62,84,95) eine mit der Turbine (18,52,84) verbundene Scheibe (18,62,95) zur Drehung mit derselben aufweist, und daß die Scheibe in Richtung quer zur Drehachse magnetisiert ist.9.) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (95) entfernt von der Turbine (84) in einer Verlängerung (92) des Turbinengehäuses (80) angeordnet ist, und daß der Detektor (98) an der Außenseite der Verlängerung angeordnet ist,10 χ Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-7» dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Strömung des strömenden Mediums ansprechende Vorrichtung (39,38,52,68) einen Magnet (38,68) aufweist, der an jeder oder wenigstens einer Hehrzahl der Schaufeln (39»52) der Turbine rechtwinklig zur Drehachse angeordnet ist.11.) Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 10, daduroh gekennzeichnet, daß der Detektor (24) innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses (22,40,64,7o) angeordnet ist, das im magnetischen Feld liegt und sich durch eine öffnung in der Wandung des Turbinengehäuses (10,56,80) erstreckt.12.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11. daduroh gekennzeichnet, daß der Detektor eine Hall-Platte (24) aufweist,13.) Vorrichtung nach Anspruoh 12, daduroh gekennzeichnet,109832/0690daß die Hall-Platte (24) über Leitungen (26,28) von einer Gleichstromquelle erregt wird, und daß der Ausgang der Hall-Platte durch einen Differentialverstärker (100) verstärkt und einem.Impulsformkreis (104) zugeführt wird, um den Verstärkerausgang zu formen»14.) Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vollweggleichrichter (102) zwischen den Verstärker (lOO) und den Impulsformkreis (104) geschaltet ist.15β) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hall-Platte (24) über Leitungen (26,28) von einer Wechselstromquelle erregt wird, und daß der Ausgang der Hall-Platte von einem Verstärker (110) einem Demodulator und Impulsformer (112) zugeführt wird, um aus dem amplitudenmodulierten Verstärk er aus gang Impulse zu erzeugen«16.) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hall-Platte (24) in eine Rückkopplung eines Verstärkers (120) geschaltet ist, die nur Schwingungen einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, wenn die Hall-Platte (24) einen Ausgang abgibt..17.) Vorrichtung nach einem der Ansprüohe 1-11, daduroh gekennzeichnet, daß der Detektor einen magnetisch abhängigen Widerstand (25) aufweist.18.) Vorrichtung naoh Anspruoh 17, daduroh gekennzeichnet, dad der Wideretand (25) in Keine mit einer Gleichstromquellew 101832/^690ff ORIGINAL INSPECTEDIlund einem zweiten ,/iderstand (98,15u,160) geschaltet ist, und • daß der zweite widerstand (98,150,160) in einem Kippkreis (154,164,185) liegt, der bei jeder Änderung des Widerstandes des magnetisch abhängigen Widerstandes (25) einen Impuls erzeugt»19ο) Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (25) in Reihe mit einer ',Vechselstromquelle (140,141) und einem zweiten Widerstand (143) geschaltet ist, und daß der zweite Widerstand (143) mit einem Verstärker (144) verbunden ist, dessen Ausgang einem Demodulator- und Impulsformkreis (146) zugeführt wird»20«) Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, daduroh gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand ein magnetisch abhängiger Widerstand (98) ist, der außerhalb des sich ändernden Magnetfeldes angeordnet ist, derart, daß er dieselbe Temperatur wie der erste magnetisch abhängige Widerstand (25) aufweist·21,) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18-20, daduroh gekennzeichnet, daß in dem sich ändernden Magnetfeld ein oder mehrere zusätzliche magnetisch abhängige Widerstände (98) ange ordnet sind, die fortlaufend Änderungen des Feldes wahrnahmen·22«) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurcty ge- ί kennzeichnet, daß der Detektor zwei magnetisch abhängig· Widerstände (25,170) aufweist, die so angeordnet sind, daß si· fortlaufend Änderungen des magnetischen Feldes wahrnehmen und dl« in den gegenüberliegenden Verbindungen eines Brückenkreiiies liegen, dessen Auegang mit einem Kippkreis (172) verbunden ist·109832/OeSO ZZ -23») Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit der Strömung, eines strömenden Mediums, dadurch gekennzeichnet, dalo durch die Strömung des strömenden Mediums Änderungen in einem magnetischen PeIa hervorgerufen werden, die von einem im magnetischen Feld angeordneten Detektor in Ansprache auf die Änderungen des magnetischen Feldes ohne oder im wesentlichen ohne magnetisch mit dem magnetischen Feld zu reagieren, in elektrische Signale umgewandelt werdene24.) Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß M die Änderungen des magnetischen Feldes durch Drehung eines magnetisierten Teiles bewirkt werden.25.) Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen des magnetischen Feldes durch Drehung einer Mehrzahl von Magneten bewirkt werden.26o) Verfahren nach einem der Ansprüche 23-25, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Hall-Platte aufweist„27.) Verfahren nach einem der Ansprüche 23-25, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor einen oder mehrere magnetisch abhängige Y/iderstände aufweist.28.) Verfahren nach einem der Ansprüche 23-27, daduroh gekennzeichnet, daß das elektrische Signal behandelt wird, um einen oder mehrere Impulse bei jeder Änderung des Magnetfeldes zu erzeugen.109832/0690
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