DE1821027U

DE1821027U - Messvorrichtung.

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Publication number: DE1821027U
Application number: DES30148U
Authority: DE
Original assignee: Sheffield Corp
Current assignee: Sheffield Corp
Priority date: 1958-04-03
Filing date: 1959-03-28
Publication date: 1960-11-03
Also published as: FR1227480A; GB864157A; US3006183A; CH355957A

Description

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Die Neuerung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Mess-.
Vorrichtung zu schaffen, bei der die Druckänderung infolge Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels

unmittelbar in elel. trische Impulse umgewandelt wird, wodurch

alle mechanischen Fehlerquellen so gut wie ausgeschaltet sind.

Gemss der Heuerung wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

dass das Regelventil mit einem beweglichen Element eines elektrischen Signalgenerators, beispielsweise eines Differentialtransformators verbunden ist und dieses mit Bezug auf ein stationäres Element verschiebt, um in der zu messenden Grösse elektrische Signale zum Messen der Veränderungen zu erzeugen.
Als vorteilhaft ist dabei anzusehen, dass das Regelventil die Form einer Stange hat, die mit einer beweglichen Wand oder einer Membran zusammen axial gleitbar ist und einen Ventilkopf, beispielsweise eine Kugel trägt, die mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, der den Einlass einer Messkammer bildet, wobei diese Stange ferner einen magnetischen Kern aufnimmt, welcher mit den Wicklungen eines Differentialtransformators zusammenwirkt.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Neuerung gehen aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen hervor.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Gesamtvorrichtung in kleinem Hasstabe und Fig. 2 stellt einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung dar.
In dem zylindrischen Gehäuse 11 der verbesserten Prüfvorrichtung 10 befindet sich eine flache Kammer 12 mit einer zylindrischen Wandung 15. Eine Stirnwand der Kammer 12 wird von einer gespannten Membrane 14 gebildet. Oberhalb der Kammer 12 befindet. sich eine Einlasskammer 37, die mit der Kammer 12 über einen Ventilsitz 20 in Verbindung steht, der mit einem nachfolgend noch zu beschreibenden Kugelventil 38 zusammenarbeitet. In die Kammer 37 mÜndet ein Kanal 19 ein, welcher über eine Leitung 18 und einen Druckregler 17 mit einer Druckluftquelle 16 in Verbindung steht.
Die Unterseite der Membrane 14 begrenzt zusammen mit dem Gehäuse 11 eine Ausgleichskammer 50 von geringer Tiefe und dem gleichen Durchmesser wie die Messkammer 12. Diese Kammer 50 ist über eine Leitung 52 und einen Druckregler

51 mit der Druckluftquelle 16 verbunden.

An der Oberseite der Heskammer 12 mündet ein Auslass-

22

kanal/ein, der aber eine Leitung 24 mit einem Prüfkopf 25

in Verbindung steht, der beispielsweise an zwei diametral

gegenüberliegenden Stellen mit Öffnungen versehen ist5 Die

Gestalt und die Abmessungen des vorzugsweise austauschbaren Prüfkopfes sind gemäss den zu überprüfenden Werkstücksabmessungen ausgebildet. In dem dargestellten Beispiel, bei dem es sich beispielsweise um die Überprüfung des Innendurchmessers eines Hohlkörpers 27 handelt, hat der Kopf 25 eine im wesentlichen zylindrische Gestalt, mit einem Durchmesser, der der Sollabmessung der Werkstücke entspricht.

Der Kopf 25 ist über seitliche Öffnungen und eine Längs-

bohrung mit der Leitung 24 verbunden. Es ist erkennbar,

dae. s, wenn der Kopf 25 in das zu überprüfende Werkstück ein-

geführt wird und die Kammern 12 und 50 unter Druck stehen,

die menge der an den Uffnungen des Kopfes 25 entweichenden

Luft uj-id aemzufolge der Druckabfall, der sich in der Messkammer 12 einstellt, eine Funktion des radialen Spieles zwischen dem Kopf 25 und dem Werkstück 27 und demzufolge des

Innendurchmessers des Kernstückes und damit des zu prüfen-

denhasses-wird.

Gemss der vorliegenden Neuerung sorgt ein bewegliches

Reglerelement-, tändig dafür, dass in der Messkafuwer 12 der

Druck auf einem konstanten Niveau gehalten wird. Die Verstellbewegungen dieses beweglichen Reglerelementes liefern die Ausgangswerte der Vorrichtung.

Das bewegliche Reglerelement wird von einer Stange 30 gebildet, die in Achsrichtung in dem Gehäuse 11 mit Hilfe einer Lagrborung 31 geführt wird und mit dem bereits erwähnten, mit dem Ventilsitz 20 zusammenarbeitenden Ventil 38 verbunden ist. Ein unterer Ansatz 34 der Stange 30 stützt sich in der In-tte einer starren Scheibe 36 ab, die fest mit der Membrane 14 verbunden ist. Eine Druckfeder 39 innerhalb der Kammer 37 sorgt dafür, dass der Ansatz 34 stets gegen die Mitte der Scheibe 36 gedrückt wird.
Am oberen Ende trägt die Stange 30 einen magnetkern 44, der sich axial innerhalb eines Signalgenerators 40 verschieben kann, welcher zusammen mit dem Magnetkern 44 einen Differentialtransformator bildet. Der Differentialtransfornator weist eine Primär-oder Erregerwicklung 41 und eine symmetrisch ausgebildete, zweiteilige Sekundärwicklung auf, Die elektrischen Anschlüsse des Differentialtransformators werden an der Oberseite der Vorrichtung 10 mit einem Anschlusstüok 45 nach aussen geführt, ES ist offensichtlich, dass nach einem an sich bekannten Prinzip durch geeignete Einstellung des Differentialtransformators 40 an dessen Sekundärwicklung ein Wechselstromsignal ausgesendetwerdenkann, welches bezüglich seiner Phasenlage und Amplitude der Verstellrichtung und der Verstellgrösse des Kernes 44 gegenüber seiner mittelsteglung und damit den Abweichungen der Membrane 14 von der Gleichgewichtsstelung entspricht.

Für einen bestimmten Druckverlust an den Öffnungen des Kopfes 25 nimmt die LIembrane 14 eine ganz bestimmte Stellung ein, bei der die Kugel 38 entgegen der Feder 39 von dem Ventilsitz um ein bestimmtes Mass abgehoben wird, um der Kammer 12 eine Druckluftmenge zuzuführen, die gleich dem Druck-

luftverlust ist, ao dass die uembrane 14, das Ventil 38 und

die Stange 30 mit dem Kern 44 sich in einer bestimmten Lage

stabilisieren. LIan kann davon ausgehen, dass die Einstellung

so vorgenommen ist, dass, sofern das überprüfte Werkstück 27

seine Solla'jr. iessu-j. aufweist, der Korn 44 seine neutrale Lage

innerhalb des Differentialtrausformators einnimmt, so dass

der letztere eine Spannung ifull liefert. Uenn man uuter die-

sen Bedingungen das..' erkstück 27 durch ein anderes Werkstück

ersetzt, dessen Innendurchmesser beispielsweise zu gross

zu eros-

ist, vergrössern sich die Druckluftverluste, so dass die Mem-

brane 14 sich hebt und die Kugel 38 mehr Luft in die Kammer

12 einlo. sst, bis sich erneut beidseitig der Membrane wieder

ein Gleichgewicht einstellt. In dieser neuen Einstellung

ist der Kern 44 c-Us seiner Neutralstellung herausbewegt, so

dass der Differentialtransformator 40 ein Ausganssi nal lie-

, Z-na

fert, dessen rhasenlage und Amplitude der Richtung und der

C ; 3

Grosse der Abweichung der gemessenen Länge von der Sollänge entspricht.

Das von dem Generator 40 erzeugte Ausgangssignal kann

für beliebige Anwendungen sowohl für die Anzeige, als auch

für die Steuerung verwendet werden. Als Beispiel ist in

der Zeichnung ein Anzeigegerät 46 dargestellt, welches mit

einer automatischen Steuervorrichtung in Reihe geschaltet

ist, bei der es sich'beispielsweise um eine Klassiervorrich-

tung handelt, mit der die überprüften Werkstücke ihren Ab-

messungen entsprechend verteilt werden.

Die Empfindlichkeit der Vorrichtung ist ausseroruentlich

hochund die Auspreohgesonwindigkeit sehr gross, da das Reg-

lerelement 30 quasi augenblicklich anspricht, um den Druck

in der Kammer 12 konstant zu halten, zumal in den zwei Lei-

tungswegen, die vom Reglerelement oder Regelventil 38 einer-

seits zur Druckmittelquelle und andererseits über den Prüf-

kopf 25 zum Auslass führen, keine Engstellen vorhanden sind.

Die Hulleinstellung der Vorrichtung ist leicht mit dem

Badelventil 56 vorzunehmen, das sich mit einem Knopf 25 einen

Pfad zur Aussenluft schafft.

in zweites IIa. o. elventil 59, das mit einem Knopf 58

eingeregelt werden kann, ermöglicht es, die beiden durch die

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Uembrane getiennten Kammern 12 und 50 miteinander zu verbin-

. i, 1 CD-

den und die Empfindlichkeit der Vorrichtung einzuregeln, d. h.

mit anderen Worten, aie'Jeglänge der Membrane einzustellen,

die sich bei einer zuvor festgelegten Änderung des Druckmit-

telverluates am Prüfkopf25einstellt.Esistoffensichtlich,

dass dieser tag bei weit geöffnetem Nadelventil 59 stets Null

bleibt, während sich eine maximale Empfindlichkeiteinstellt;

wenn das Nadelventil 59 vollständig geschlossen ist.

DierfindungsgemäesePrüfvorriohtuneignetsich vor

allem für automatische Anlagen, bei denen beispielsweise

eineoder mehrere Werkzeugmaschinen automatisch in Abhängig-

an den erzeu.', ten"iierkstücken durchgeftihrten'Über-

prüfungen korrigiert werden. V/egen der Präzision und der

Ansprechgesom/indi. jLeit der beschriebenen Vorrichtung und

auch \/egen der Art des erzeugten Ausgangssignales eignet

sich die Vorrichtung vorzüglich für eine Fernsteuerung.

D

Claims

S c hut z ans p r ü c h e Schutzansprüche 1. Meßvorrichtung, die durch die Messung der Durch-

flußgeschwindigkeit eines Strömungsmittels, z. B.

Luft, durch eine Öffnung in einem Meßkopf wirksam ist, welcher diesen Durchfluß gemäß der zu messenden Größe steuert und mit einer Meßkammer verbunden ist, die durch ein Regelventil mit der Strömungmittelquelle in Verbindung steht, wobei eine bewegliche Membran, die eine Wand dieser Kammer bildet und mit dem Regelventil verbunden ist, auf die Veränderungen des Druckes in der Kammer infolge der Veränderungen der Durchflußgeschwindigkeit durch den Meßkopf anspricht, um das Ventil selbsttätig zu verstellen, so daß der Druck in der Kammer konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (38) mit einem beweglichen Element (44) eines elektrischen Signalgenerators, beispielsweise eines Differentialtransformators (40) verbunden ist und dieses mit Bezug auf ein stationäres Element (42) verschiebt, um in der zu messenden Größe elektrische Signale zum Messen der Veränderungen zu erzeugen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (38) allgemein die Form einer Stange hat, die mit einer beweglichen Wand oder einer Membran (14) zusammen axial gleitbar ist und einen Ventilkopf, beispielswiese eine Kugel trägt, die mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, der den Einlaß einer Meßkammer (12) bildet, wobei diese Stange ferner einen magnetischen Kern (44) aufnimmt, welcher mit den Wicklungen eines Differentialtransformators (40) zusammenwirkt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse (11) aufweist, das mit einem Hohlraum (12-50) versehen ist, über welchen die Membran (14) gespannt ist, die die Meßkammer (12) auf der einen Seite und eine Ausgleichkammer (50) auf der anderen Seite der Membran bildet, wobei in dem Gehäuse eine Einlaßkammer (37) gebildet und durch einen Ventilaitz (20) mit der

Meßkammer (12) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkammer (37) und die Ausgleichkammer (50) vorzugsweise über getrennte Druckregler (17, 51), einen Kanal (22), der von der Meßkammer (12) fortführt und mit dem Meßkopf (25) verbunden ist, und ein stangenartiges Ventil (38), welches in dem Gehäuse gleitet und einen Ventilkopf besitzt, der mit dem Sitz (20) zusammenwirkt, mit einer Druckluftquelle (16) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß sich von dem Ventilkopf ein Schaft (34) zur Zusammenwirkung mit der Mitte der Membran (14) forterstreckt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (39) den Schaft (34) derart vorspannt, daß er mit der Membran (14) zur Zusammenwirkung kommt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (11) ein magnetischer Kern (44) angeordnet ist, der mit den festen Wicklungen (42) eines in dem Gehäuse gelagerten Differentialtransformators (40) zusammenwirkt, so daß Druckunterschiede in der Meßkammer (12) infolge von Schwankungen in der Geschwindigkeit des Luftdurchflusses von dem Meßkopf (25) her ausgleichende Verschiebungen des Ventiles (38) erzeugen, um den Druck in der Meßkammer (12) konstant zu halten und die Ventilverschiebungen dazu dienen, entsprechende elektrische Signale von dem Differentialtransformator (40) zu erzeugen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1-7, gekennzeichnet durch einen Kanal (60) in dem Gehäuse (11), welcher von der Meßkammer (12) abzweigt, und durch ein von Hand einstellbares Ventil (55-56), welches die Verbindung des Kanals (60) mit der Atmosphäre steuert,
9. Vorrichtung nach Anspruch 1-8, gekennzeichnet durch einen Kanal (60) in dem Gehäuse (11), welcher die Meßkammer (12) und die Ausgleichkammer (50) verbindet, und durch ein von Hand einstellbares Ventil (58-59), welches die Verbindung zwischen den Kammern (12 und 50) steuert.