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Normiereinrichtung Die Erfindung betrifft eine Normiereinrichtung
für die Verwendung in Anzeigeinstrumenten der Art, bei welcher sich ein Magnet in
Ansprechen auf eine Änderung in dem zu messenden ZuBtand bewegt und'ein magnetisches
Polgeglied einen Ausgang schafft. Solche Vorrichtungen werden im allgeeeinen.bei
y Flüssigkeitsmeßinstrumenten wie Strömungsmesser variablen Bereiches und - Instrumenten
zum Messen des Druckes, des Druckunterschliedes oder des Flüssigkeitsspiegels verwendet.
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Die Anordnung solcher Vorrichtungen umfaßt im allgemeinen eine längs
bewegbare Stange, deren Stellung kennzeichnend für eine besondere Strömungsmenge,
Druck, Flüsaigkeltsspiegel oder für einen anderen zu messenden Zustand ist. Ein
Magnet ist im Betrieb mit einem Schwimmer
verbunden, wobei er entweder
in dem Schwimmer selbst eingebettet oder an dem einen entfernten Ende einer sich
erstreckenden Stange getragen ist, die an dem Schwimmer befestigt ist.
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Ein magnetisches Folgeglied ist in der Nähe des Magneten angeordnet
und bewegt sich in Ansprechen atif die Bewegung des Magneten. Ein besonders wirksames
Folgeglied ist ein schraubenförmig gebogener, magnetisch permeabler Streifen, welcher
in einem drehbaren Zylinder angeordnet ist, der in einem kurzen Abstand von dem
Bewegungsweg des Magneten angeordnet ist und eine Drehachse hat, welche parallel
zu dem Bewegung weg des Magneten liegt, obwohl auch andere Folgeglieder verwendet
werden. Diese Art eines Bolgegliedes fromt eine im wesentlichen longitudinale Stellung
des Magneten in eine im wesentlichen Drehstellung des schraubenförmigen Folgegliedes
um. Dieses Folgeglied ist seinerseits mit einer Ausgangsvorriobtung verbunden, welche
entweder am Ort oder entfernt sein kann.
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In ihrer einfachsten Form ist die Ausgangsvorrichtung lediglich ein
Zeiger, welcher mit dem Polgeglied und einer zugehörigen Skala verbunden ist, jedoch
schaffen andere Vorrichtungen wie pneumatische oder elektrische Wandler auch im
allgemeinen einen Ausgang.
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Bei Vorrichtungen, welche ein magnetisches Polgeglied wie bei irgendeiner
Anzeigevorrichtung aufweisen, ist es wichtig, einen Ausgang zu schaffen, welcher
exakt den zu messenden Zustand wiedergibt. Obwohl es möglich ist den Ausgang an
der Ausgangsvorrichtung zu normieren, wie beispielsweise durch Vorsehen einer nioht
einförmigen Zeigerskala oder mit Hilfe pneumatischer oder elektrisoher Kompensation,
ist dies oft kostspielig oder ungenau, und es wird oft schwieriger, die Ausgang
vorrichtung
unter anderen Meßinstrumenten der gleichen oder anderer Art auszuwechseln. Demzufogte
ist es wünschenswert, eine Standard- oder "normierte" Bewegung des magnetischen
Folgegliedes bezüglich der Größenordnung des zu messenden Zustandes zu schaffen.
Gewöhnlich ist es wünschenswert, daß der Ausgang linear ist, d.h., daß der Drehbetrag
des Folgegliedes für jede Änderungs zunahme in der Größenordnung des zu messenden
Zustandes gleich ist. Jedoch ist es manchmal wünschenswert;, daß der Ausgang nicht
linear ist, entweder aus Bequemlichkeit beim Ablesen der Ausgangsvorrichtung bei
besonderen Größenordnungen des anzuzeigenden Zustandes oder zwecks Vereinbarkeit
nit besonderen Ausgangsvorrichtungen.
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Demzufolge betrifft die Erfindung im wesentlichen eine Einrichtung
zum Normieren des Ausganges einer Anziegevorrichtung mit eines magnetischen Folgeglied.
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Dunifolge schafft die vorliegende Erfindung eine Normiereinrichtung
für die Verwendung in einer Anzeigevorrichtung, welche eine feststehende Struktur,
einen bewegbaren Magneten, wobei der lagnet im Bezug auf die feststehende Struktur
verschiebbar ist und in Ansprechen auf angezeigte Änderungen in der Größenordnung
eines Zustandes verschoben wird, und ein Folgeglied umfaßt, wobei dieses Folgeglied
beziiglich der feststehenden Struktur bewegbar ist und sich in Ansprechen auf die
Verschiebung des Magneten bewegt, wobei die Verbesserung eine Einrichtung zum Normieren
der Bewegung des Folgegliedes bezüglich den angezeigten Änderungen in der Größenordnung
des Zustandes aufweist, wobei diese Einrichtung wenigstens ein Teil eines megnetisch
permeablen Materials umfaßt, das
an der feststehenden Struktur in
einer Lage angeordnet ist, um die Form des Magnetfeldes des Magnetes zu ändern und
deshalb die Bewegung des Folgegliedes bezAglich des Magneten in einem Verschiebungsbereich
des Magneten neben diesem Teil aus magnetisch permeablen Material zu ändern.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausftlhrungsbeispiel anhand
der beigefiigten Zeichnung naher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht eines Strömungsmessers
variablen Bereiches mit der Normiereinrichtung gemäß Erfindung Fig. 2 eine Schnittansicht
gemäß Linie II-II in Pig. 1 In Fig. 1 ist ein Strömungsmesser 1 variablen Bereiches
gezeigt, welcher eine Ausführungsform einer Normiereinrichtung gemäß Erfindung einschließt.
Der Strömungsmes ser 1 schließt einen Schwimmer 3 ein, welcher sich in einem Gehäuse
5 bewegt. Eine Stange 7 ist an der Spitze des Schwimmers 3 befestigt. Ein Dauermagnet
9 ist in einem Gehäuse 11 am oberen Ende der Stange 7 eingedichtet. Die Stange 7
und der Magnet 9 bewegen sich frei longitudinal in einem abgedichteten Rohr 13.
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In der Nähe des Rohres 13 ist ein schraubenfrmig ausgebildete Folgeglied
15 auf Lagern 17 drehbar um eine Achse angeordnet, welche parallel zu dem Bewegungsweg
des Magneten 9 verläuft. Das schraubenförmige Folgeglied 15 ist aus einem dünnen
Streifen aus magnetisch permeablen Material
wie Weicheisen gebildet
und in einem Zylinder 19 aus nichtmagnetischem Material wie beispielsweise Aluminium,
abgedichtet. Am oberen Ende des Zylinders 19 sind Teile eines Paares von Ausgangsvorrichtungen
befestigt, welche einen Nocken 21, der ein Teil eines Wandlers oder eines Integrators
(nicht gezeigt) bilden kann, und einen Zeiger 23 einschließen welcher mit einer
Strömungsskala 25 eine unverzügliche örtliche Durchströmungsanzeige schafft.
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Das schraubenförmige Folgeglied 15 dreht sich mit der Bewegung des
Magneten 9 in einer solchen Weise, daß die schmale Kante des Folgegliedes in der
Nähe der Längslage des Magneten immer zum Magneten gerichtet ist. Eine Aluminiumplatte
27 ist zwischen dem Rohr 13 für den Mag neten 9 und dem Folgeglied 15 lotrecht zu
der Ebene angeordnet, welche durch die parallelen Achsen des Rohres 13 und des Folgegliedes
15 verläuft.
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Die Linie, längs welcher diese Ebene die Platte 27 schneidet, wird
nachfolgend als "Mittellinie" zur Vereinfachung genannt. Die Platte 27 kann dazu
benutzt werden, um eine Anzahl einer zugehörigen Anordnung, welche nicht gezeigt
ist, zu tragen. An der Platte 27 ist auch eine Vielzahl von Kraftfluß-Ablenkplatten
31 angeordnet. Die Kraftfluß-Ablenkplatten 31 sind aus einem magnetisch permeablen
Material wie beispielsweise Weicheisen hergestellt und in der Nähe des Folgegliedes
15 auf jeder Seite der Mittel linie befestigt.
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Die Punktion einer j Jeden Kraftfluß-Ablenkplatte 31 ist, wie der
Name schon andeutet, die Form des Magnetfeldes zu ändern, welches das schraubenförmige
Glied 15 anzieht, wobei die Drehstellung des Polgegliedes leicht geändert wird,
wenn der Magnet 9 in einer Längslage in der Nähe der Kraftfluß-Ablenkplatte 31 ist.
Es ist ersichtlich, daß wegen des Entfernungsquadratgesetzes die Wirkung einer jeden
Kraftfluß-Ablenkplatte 31 auf den Teil der Bängsbewegung des Magneten 9 begrenzt
ist, in welchem der Magnet an die Kraftfluß-Ablenkplatte 31 geschlossen ist. Es
ist außerdem erkennbar, daß das Ausmaß, in welchem das schraubenförmige Folgeglied
15 weg von der Platte 31 gelenkt ist, größer wird, wenn die Platte 31 zur Mittellinie
hin bewegt ist. Es ist weiterhin erkennbar, daß die Ablenkung des Folgegliedes 15
virtuell identisch, Jedoch in die entgegengesetzte Richtung ist, wenn eine Platte
auf einer Seite der Mittellinie mehr als die andere angeordnet ist.
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Wegen dieser Eigenschaften ist es relativ einfach, die Drehbewegung
des Folgegliedes 15 bezüglich der zu messenden Strömung zu linearisieren oder anders
zu normalisieren, in dem Standardverfahren zum Vorbereiten eines Diagrammes wirklicher
Ausgang gegen normalen Ausgang verwendet werden, und dann experimentell die Kraftfluß-Ablenkplatten
in der Nähe der längsetellungen des Magenten 9 entsprechend den Ablenkpunkten zwischen
den Kurven wirklichen und normalen Ausganges angeordnet werden. Durch Anordnen der
Kraftfluß-Ablenkplatten 31 auf Jeder Seite der Mittellinie, bestimmt dadurch, ob
die Abweichung von
der Normalkurve positiv oder negativ ist, ist
es möglich, Jede Abweichung der Kurve des tatsächlichen Ausganges von der Normaflnirve
mehr oder weniger unabhängig zu korrigieren. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
wurde gefunden, daß die drei Kraftfluß-Ablenkplatten 31a, 31b und 31c erforderlich
sind, um den Ausgang des Strömungmessers 1 zu linearisieren.
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Durch Verwendung genügender Kraftfluß-Ablenkplatten, welche zweckmäßig
proportioniert und in zweckmäßigem Abstand von der Mittellinie angeordnet sind,
ist es möglich, Abweichungen jeder Form und Jeder Größenordnung so eng wie gewünscht
an die Normalkurve zu adJustieren.
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Wenn einige der Platten longitudinal zu nahe aneinander angeordnet
sind, können sie dazu neigen, aufeinander einzuwirken. Da jedoch dieser Effekt auf
einen geringen Teil der Ausgangskurve begrenzt ist, kann er oft zum Vorteil verwendet
oder zumindestens leicht kompensiert werden.
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Weiterhin kann die Form der Kurve für den normierten Ausgang stufenlos
innerhalb sehr breiten Grenzen variiert werden. Die gewöhnlichste Verwendung für
dieses Merkmal ist Jedoch darin zu sehen, die Nichtlinearität der Längs bewegung
des Magneten 9 bezüglich der Strömung zu komensieren. Jedoch können andere Ausgangskurven
durch Verwendung der Kraftfluß-Ablenkplatten angepaßt werden.
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Es wurde gefunden, daß für viele praktische Anwendungen von Strömungsmessern
variablen Bereiches unabhängig von der Große des Strömungsmessers drei Größen von
Kraftfluß-Ablenkplatten, alle 0,8 mm dick und 18 mm breit und mit Längen von 18
mm, 25 mm und 32 mm ausreichend sind, um alle Drehabweichungen bis zu plus oder
minus 50 vom Normalen zu korrigieren.
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Wenn die Kraftfluß-Ablenkplatten 31 experimentuell in ihre zweckmäßigen
Stellungen eingestellt sind, werden sie dauernd an der Aluminiumplatte 27 mit Hilfe
von Aluminiumschrauben 32 und vorgedrehten Löchern in den Kraftfluß-Ablenkplatten
31 befestigt.
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Entsprechend der vorherigen Beschreibung werden für den Fachmann verschiedene
Abänderungen bei der Normiereinrichtung gemäß Erfindung möglich sein. Lediglich
beispielsweise, obwohl das beschriebene magnetische Folgeglied ein besonders wirksames
und insbesondere gut geeignet für die Verwendung mit der Normiereinrichtung gemäß
Erfindung ist, ist die Erfindung auch auf andere Anzeigevorrichtungen anwendbar,
bei welchen verschiedene Folgeglieder verwendet werden.
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Die Kraftfluß-Ablenkplatten können aus einem anderen magnetisch permeablen
Material wie Kohlenstoffstahl oder magnetischem nichtrostendem Stahl hergestellt
werden. Die einzelnen Kraftfluß-Ablenkplatten können eine andere Form als rechtwinklig
aufweisen. Ein einziges langes Kraftfluß~ Ablenkstück, welches sich über einen wesentlichen
Bereich der Länge des Polgegliedes erstreckt und auf einer oder beiden Seiten des
Folgegliedes angeordnet ist, kann auch verwendet werden. Die Form der Ausgangskurve
kann dann' stufenlos einfach durch Schneiden der Innenkante des Kraftfluß-Ablenkstreifens
auf eine geeignete Form variiert werden. Es ist leicht verständlich, daß die zweckmäßige
Form automatisch mit Hilfe einer pantographischen oder programmierten Ubertragung
eines Diagrammes der Ablenkung des wirklichen Ausganges von dem Normalen geschnitten
werden kann.
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Es kann gefunden werden, daß für bestimmte Instrumente eine ausreichende
Genauigkeit erhalten werden kann, wenn zunächst lediglich einige Proben durch experimentelles
Anordnen der erfindungsgemäßen Kraftfluß-Ablenktplatten normiert und anschließend
alle Platten in den selben Lagen wie diejenigen der Proben befestigt werden0 Für
andere Anwendungen kann es wünschenswert sein, die Kraftfluß-Ablenkplatten mit einer
einstellbaren Standard-Anordnung zu versehen, um ein ab schließ endes Feineinstellen
in diesem Feld zu erlauben. Diese Variationen sind lediglich beispielshaft.