DE2022734A1 - Rahmenanordnung fuer Spannband-Instrument - Google Patents

Description

6 Frankfurt/Main 1, den I & ^^δ« 1970

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1474-44-IT-O235T

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
SCHENECTADY, N.Y./U.S.A.

Rahmenanordnung für Spannband-Instrument

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrische Drehspul-Meßinstrumente und insbesondere auf eine Rahmenanordnung zur Halterung eines Spannband-Drehspulsystems in solchen Instrumenten.

Drehspulinstrumente beinhalten eine Armaturanordnung mit einer beweglichen Spule, die so aufgehängt ist, daß sie eich in dem Feld einer Permanentmagnetanordnung drehen kann. Wenn die Armaturanordnung mit Hilfe eines durch die Drehspule fließenden Stroms mit elektrischer Leistung versorgt wird, ergibt sieh ein Drehmoment, welches die Spule relativ zu der Permanentmagnetanordnung bewegt. Ein mit der Drehspule verbundener In3trumentenzeiger ergibt einen Anzeigewert an einer hinter dem Zeiger befestigten Platte oder Skala.

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Es gibt bereits die verschiedensten Aufhängungssysteme und sie können allgemein eingeteilt werden in Systeme mit Lagersteinen und Lagerzapfen (pivot and jewel systems) und in Spaimband-Äiufhängungssysteme. Unabhängig von der Art des Aufhängungssystems werden einige Teile zur Halterung der Instrumentenanordnung innerhalb eines Instrumentengehäuses benötigt. Ein Bauteil, der Rahmen, trägt und lokalisiert das bewegliche System, welches das Aufhängungssystem, die Armatur, den Magneten und den Magnetflußring des Instrumentes enthält. Die meisten Rahmen für Instrumente sind aus Metall konstruiert worden, da der Rahmen verschiedene Eigenschaften einschließlich einer Festigkeit, Steifigkeit und LangzeitStabilität in der Umgebungsbedingung aufweisen muß. Metallrahmen besitzen jedoch nicht die beiden anderen höchst erwünschten Eigenschaften der elektrischen Isolationsfähigkeit und der geringen Kosten.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt die Rahmenanordnung einen isolierenden Rahmen, welcher eingepaßt Ist und im Eingriff steht mit dem oberen und unteren Teil eines integralen, aus Metall bestehenden Magnetflußbechers und Abschirmbechers. Die Verbindung zwischen dem Becher und dem Rahmen ergibt die notwendige Stabilität, um ein Spannband-Aufhängungssystem genau zu lokalisieren.

Die Erfindung wird besser ersichtlich aus der folgenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform im Zusammenhang mit · den Abbildungen.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Instrumentes, das eine erfindungsgemäß aufgebaute RahmeηanOrdnung enthält.

Fig. 2 ist eine Draufsicht eines Instrumentes gemäß der Erfindung.

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2.

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Pig. 4 ist eine Draufsicht eines erfindungsgemäß aufgebauten Rahmens.

Fig. 5 ist eine Vorderansicht des Rahmens der Fig. i\, Fig. 6 ist ein Schnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 5.

Fig. 7 ist eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Bechers für den Magnetfluß und die Abschirmung.

Fig. 8 ist eine Vorderansicht des Bechers nach Fig. 7. Fig. 9 ist ein Schnitt längs der Linie 9-9 der Fig. 2.

In den Abbildungen sind gleiche Teile durchweg mit gleichen Bezugsziffem bezeichnet. Fig. 1 zeigt ein gemäß der Erfindung aufgebautes elektrisches Meßinstrument, das allgemein mit der Ziffer 1Ό bezeichnet ist. Die Frontplatte oder Skala des elektrischen. Meßinstrumentes 10 ist weggelassen worden, um die Beziehungen: .zwischen der Rahmenanordnung, die allgemein durch die Ziffer; 12-.bezeichnet ist, und einem Instrumentengehäuse 13 deutlicher^ 2u zeigen.

Die Elemente des Meßinstrumentes 10 sind aus den Fig. 2 und 3 I ersichtlich und gestatten ein besseres Verständnis der Funktion der Rahmenanordnung 12. Wie aus den Figuren ersichtlich, ist eine Drehspule I¹I zur Drehung um einen Permanentmagneten 16 mit Hilfe eines Spannband-Aufhängungssystems aufgehängt, das allgemein mit 18 bezeichnet ist. Das Spannband-Aufhängungssystem l8 enthält einen inneren Bandanker 20, einen äußeren Bandanker 22 und ein Spannbandelement 2*1, das mit dem inneren Bandanker 20 und mit dem äußeren Bandanker 22 verbunden ist. Der innere Bandanker ist starr mit der Drehspule 14 verbunden. Ein Instrumentenzeiger ist auf einem Arm 28 angebracht, welcher sich von dem inneren Bandanker 20 aus erstreckt und einen integralen

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Bestandteil desselben bildet. Eine ähnliche Anordnung am anderen Ende der Drehspule 1*1 vervollständigt das Äufhänguhgssystem.

Beim Betrieb verursacht 'ein Strom, v/elcher der Drehspule 1*1 über das Spannband-Aufhängungssystem 18 zugeführt wird, eine Drohung der Drehspule 1*1 gegenüber dem Permanentmagneten 16. Als Ergebnis dreht sich der starr an der Drehspule 1*1 befestigte Instrumentenzeiger 26 ebenfalls und ergibt einen Anzeigewert.

In einem elektrischen Meßinstrument wie dem oben beschriebenen muß eine Vorrichtung vorgesehen werden, um die Drehspule 1*1, den Magnet 16, das Spannbandsystem 18 und die anderen Bauteile zu befestigen und zu lokalisieren. Erfindüngsgemäß besteht eine Rahmenanordnung aus einem Rahmenteil 30 und einem Becher 32, der die kombinierte Punktion eines Magnetflüßbechers und einer magnetischen Abschirmung übernimmt. Der Rahmenteil 30 ist das Hauptstrukturteil des Gerätes. Der Becher 32 übernimmt eine Reihe von Funktionen« Er·liefert einmal elften Rückweg für den aus dem Magneten austretenden mägnetischefi fltiß, Außerdem schirmt ei* das Feld des Magneten von Störungen^ welche durch äußere Magnetfelder verursacht werden* ab. WeiterMft lokalisiert und trägt der Becher 32 die Teile d&s Mähmeni&ilä 3*0, welche das Aufhängungssystem des Instrümefite-s' halten.

Der Becher 32 ist im wesentlichen ein äUä billigem Stähl gezogener Becher mit einer Form entsprechend den Fig# 7 und 8# Der Becher 32 ist an beiden Enden offen und enthält einen· integralen nach außen gewendeten Flansch 3*ί an einem Ende und einen integralen nach innen gewendeten Flansch 36 am entgegengesetzten Ende. Der nach außen gewendete Flansch 3¹J enthält ein Paar von Ansätzen 38 mit darin angebrachten Öffnungen ^O entsprechend Fig. 7, die zur Aufnahme eines Teils des Rahmenteils dienen. Der nach innen gewendete Flansch 36 ergibt eine kreisförmige öffnung t\2 zur Aufnahme eines zweiten Teils des Rahmenteila 30_s wie nachstehend beschrieben.

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BAD ORIGINAL

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Der Rahmenteil 30 ist aus einem Stück au3 irgendeinem geeigneten Isolationsmaterial gebildet, das relativ steif und verformbar ist und die erforderlichen elektrischen Isolationseigenschaften besitzt. Der in den Pig. 4 bis 6 gezeigte bestimmte Rahmenteil 30 i3t aus einem glasfaserverstärkten Thermoplast gebildet. Der Rahmenteil 30 enthält einen Kreuzsteg 44, einen sich in axialer Richtung erstreckenden Arm 46 und einen Scheibenteil 48, Der· Kreuzstegteil 44 ist im allgemeinen rechteckförmig und enthält an jedem Ende einen Ansatz 50 (ear), wie es allgemein in Fig. 4 dargestellt ist. Jedes der Ansatateile 50 enthält eine runde öffnung 52, die mit ähnlichen öffnungen * (nicht gezeigt) zusammenfallen, welche sich in einem Paar von starren Halterungen 54 befinden, die einen integralen Bestandteil de3 Instrumentengehäuses 13 entsprechend FLg, 1 bilden. Der Rahmenteil 30 kann daher mit Hilfe von Schrauben oder anderen geeigneten Verbindungsmitteln, wie in Fig. 1 gezeigt, starr mit dem Instrumentengehäuse 13 verbunden werden.

Der rechteckige Teil des Kreuzateges 44 enthält ein Paar von Erhebungen 58, die sich entsprechend Fig. 5 auf seiner Unterseite erheben, Die Zapfen 58 passen in die Öffnungen 40 des Bechers 32. Der rechteckige Teil des Kreuzsteges 44 enthält auch eine runde öffnung 60 in der Nähe seiner Mitte, vrelohe ä es gestattet, das Spannband 24 durchzuführen.

Der axiale Arm 46 des Rahmenteils 30 hat einen im allgemeinen kreisringförmigen Querschnitt entsprechend Fig. 6 mit einer äußeren Oberfläche 17, deren Krümmungsradius dem Innendurchmesser des Bechers 32 entspricht. Eine innere Oberfläche 49 entspricht der äußeren Oberfläche des Permanentmagneten .16, wie in Fig. 9 gezeigt.Der Permanentmagnet 16 iat an dem axialen Arm 46 durch irgendeine geeignete Methode,beispielsweise durch Verkleben mit Epoxydharz, befestigt, um durch diesen gehaltert und in seiner Lage festgelegt zu werden.

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BAD ORIGINAL

Das Scheibenteil 48 des Rahmenteils 30 erstreckt sich vom unteren Ende des axialen Arms 46 ₃ wie in Fig. 5 gezeigt, und enthält in der Mitte unmittelbar gegenüber der öffnung 60 eine kreisförmige öffnung 62 zur Aufnahme des anderen Spannbandes 2¹I. Day Scheiberiteil 48 ist so konstruiert, daß es mit dem Becher 32 an der öffnung 42 in Eingriff steht, wenn die Erhebungen 5Ö an dem Rahmenteil 30 im Eingriff mit den Öffnungen sind,

Die Achse A-A des Rahmenteils 30 ist die Drehachse für das bewegliche System und das Aufhängungssystem 18 des Instrumentes. Sowohl die radiale als auch die axiale Stabilität dieser Achse sind kritisch und wichtig für die richtige Arbeitsweise der Instrumentenanordnung. Bei Spannbandinstrumenten hätte ein Kunststoffrahmen eine ausreichende axiale Stabilität, da die äußeren Enden beider Spannbänder mit den äußeren, als federnde Teile ausgebildeten Bandankern verbunden sind. Diese Teile werden ausreichend gebogen, um die Bänder in Spannung zu halten. Daher vergrößert oder verkleinert eine geringe Änderung in der axialen Länge des Rahmens lediglich die bereits in dem System vorhandene Gesamtauslenkung und ist in den meisten Fällen unbedeutend.

Die radiale Stabilität ist jedoch kritisch und unerläßlich, Da das Spiel zwischen der Drehspule Ik, dem stationären Permanentmagneten 16 und dem Becher 32 gering ist, kann eine geringe Änderung in der radialen Lage des Rahmens 30 bezüglich des Permanentmagneten 16 eine Verzerrung in der Gleichmäßigkeit des Flußweges verursachen und dadurch einen Fehler bewirken= Letzten Endes könnte aieh die Drehanordnung verklemmen=, Ein isolierender· Rahmen allein würde nicht die nötige radiale Steifigkeit oder Stabilität ergeben, um eine Zuverlässigkeit für .lange Zeit für elektrische Meßinstrumente zu erhalten. Es wurde jedoch gefunden, daß die Einfügung des Rahmenteils 30 in das Innere des Bechers 32 die benötigte radiale Stabilität ergibt. Die aus dem Rahmanteil 30 heraugragenden Erhebungen 58 sind in

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ein Paar von öffnungen 40 eingepaßt, die sieh in dem nach außen gewendeten Plansoll 34 des Bechers 32 befinden. Wenn sie einmal in die öffnungen 40 eingesetzt sind, dann werden die Erhebungen 58 mit einem Kopf versehen (headed over) und dadurch der Rahmenteil 30 und der Becher 32 miteinander fest verbunden. .Gleichzeitig mit dem Einfügen der Erhebungen 58 in die öffnungen 40 fügt sich der Scheibenteil 48 des Rahmenteils 30 in die runde Öffnung 42 ein, die am Boden des Bechers 32 durch den nach innen gewendeten Flansch 36 gebildet wird. Durch diese Anordnung ist der Kunststoffrahmen 30 im v/es entliehen so fest, steif und stabil in der radialen Richtung, als ob er vollständig aus Metall hergestellt wäre.

Wie in Fig. 3 geneigt, sind die äußeren Bandanker 22 des Spannband-Aufhängungssystems 18 mit dem Kreuzstegteil 44 und dem Scheibenteil 48 des Rahmenteils 30 verbunden mit Hilfe eines Paares von einschnappbaren Hülsen 64. Diese sind aus einem thermoplastischen Material gebildet, welche elektrische Isolationseigenschaften ähnlich denen des Rahmenteils 30 besitzt» Die Drehspule 14 ist daher zur Drehung um den Magneten 16 an dem Rahmenteil 30 befestigt* Weiterhin isoliert der Rahmenteil 30, da er aus Isolationsmaterial gebildet ist, die äußeren Bandanker elektrisch, so daß der einzige Stromweg zwischen den beiden Bandankern durch die Spannbandaufhängung und die Drehspule Ik verläuft. Daher werden zusätzliche Isolationsbauteile, die erforderlich sind, wenn metallische Rahmenteile verwendet werden, beseitigt.

Aus der obigen Beschreibung ist leicht ersichtlich, daß man erfindungsgemäß eine einfache Rahmenanordnung mit geringen Kosten erhält, welche alle notwendigen Eigenschaften einer metallischen Rahmenanordnung ergibt und ebenso die erwünschten elektrischen Isolationsei gern? ohaften, die man bei einer metallischen Rahmenanordnung nicht ohne weiteres erhält. Es ist ebenfalls leicht ersichtlich, daß das Rahmenteil aus einem Stück durch ein einfaches Foririvorfahren ausgebildet■ werden kann, welches die hohen

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Kosten der maschinellen Bearbeitung eines Metallteils beseitigt. Die erhaltene Rahmenanordnung ergibt eine zuverlässige Arbeitsweise. Sie verringert jedoch die Gesamtkosten des elektrischen Meßinstrumentes.

Im Vorstehenden wurde eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rahmenanordnung beschrieben. Für den Fachmann sind jedoch gewisse Änderungen und Modifikationen in bestimmten Einzelheiten einer Rahmenanordnung und bei der Auswahl der Materialien naheliegend und können durchgeführt werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.

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Claims (5)

1. ' - 9 - Ansprüche

   Iy Rahmenanordnung zur Halterung und Lokalisierung eines Spannband-Aufhängungssystems, einer Armatur und eines Magneten für ein elektrisches Meßinstrument, dadurch gekennzeichnet , daß sie umfaßt:

   a) einen integralen metallischen Magnetfluß- und Abschirmbecher (32),

   b) einen isolierenden Rahmenteil'(30), der oben und unten mit dem Becher (32) im Eingriff steht, wodurch der Rahmenteil an einer Bewegung bezüglich des Bechers gehindert \ ist,.
2. 2. Rahmeηanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Rahmenteil (30) aus einem starren, formbaren isolierenden Material gebildet ist.
3. 3. Rahmenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der isolierende Rahmenteil (30) aus einem glasfaserverstärkten thermoplastischen Material gebildet ist.
4. 4. Rahmenanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- λ k e η η ζ e i c h η e tv , daß der Becher (32) einen oberen sich nach außen erstreckenden Flansch (34) besitzt, welcher eine Vielzahl von Öffnungen (40) aufweist und der Rahmenteil eine Vielzahl von Erhebungen (5Ö) besitzt, welche sich in die Öffnungen (40) einfügen.
5. 5. Rahmenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Becher (32) einen unteren sich nach innen erstreckenden Plansch (36) besitzt, und daß der Rahmenteil (30) einen scheibenförmigen Teil (48) besitzt, welcher in das Innere des Flansches (36) paßt und damit in Eingriff steht.

   Λ.*

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   - ίο -

   Rahmenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der kombinierte Magnetfluß- und Abschirmbecher· (32) aus einem hohlen, zylindrischen, metallischen und an jedem Ende offenen Becher besteht, welcher noch einen sich nach außen erstreckenden oberen Flansch (34) und einen nach innen erstreckenden unteren Plansch (36) besitzt» wobei der untere Plansch eine kreisförmige Öffnung (42) bildet und der sich nach außen erstreckende Plansch (34) eine Vielzahl von darin angebrachten öffnungen (40) besitzt, der isolierende Rahmenteil (30) aus glasfaserverstärktem thermoplastischem Material mit einem Kreuzstegfceil (44)^ einem Scheibenteil (48) und einem axialen Arm (46), der den Kreuzstegteil (44) und den Scheibenteil (%8) verbindet, wobei der Kreuzstegteil eine Vielzahl von sich aus dem Boden des Teils erstreckenden Erhebungen (58) besitzt, die sich in die öffnungen (40) in dem nach außen getfendeten Plansch (32) des Bechers (30) einfügen, und der Scheibenbeil (48) sich in die durch den nach innen gewendeten Planseh (36) gebildete kreisförmige öffnung (42) einfügt und der axiale Arm (46) eine innere und eine äußere Seite besitzt, wobei die innere Seite den Magneten (16) trägt und die äußere Seite sich in den Becher (3Q) einfügt und sich längs der axialen Länge desselben benachbart zu der Innenwand des Bechers erstreckt»

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