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Anordnung bei Stellungsferngebern Die Erfindung betrifft eine Anordnung
bei Stellungsferngebern, die mit dem Zeiger eines Meßwerkes gekuppelt sind.
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Die Erfindung bezieht sich auf die konstruktive Ausbildung derjenigen
Teile, mit denen elektrische Stellungsferngeber mit den Organen verbunden werden,
deren Stellung fernübertragen werden soll und hat zum Zweck die ordnungsgemäße Anbringung,
Inbetriebsetzung und die Überwachung der Stellungsferngeber zu vereinfachen.
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Die elektrische Stellungsferniibertragung wird angewendet z.3 für
die Rtickmeldung bei der Berneinatellung von Drosselklappen und Ventilen mittels
Stellmotoren, die Fernanzeige der Meßwerte von Waagen, Niveaustandsiessern und besonders
von Druckwerten, die örtlich mit Manometern gemessen werden.
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Bei der Anbringung der Stellungsferngeber ist eineJuetierung" und
ein sogenannter "Abgleich" erforderlich. Als
Justierung wird hauptsächlich
der Vorgang bezeichnet, bei dem der Stellungsferngeber in die richtige Auagangsetellung
zu dem diesen bewegenden Organ erhält.
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Die Justierung kann beispielsweise darin bestehen, den mechanischen
Nullpunkt des stellungsgebenden Organes mit dem elektrischen Nullpunkt des Stellungsferngebers
in Übereinstimmung zu bringen. Mit Abgleich andererseits werden insbesondere die
Verrichtungen gekennzeichnet, mit denen die Endwertanzeige des Empfangsgerätes in
Übereinstimmung mit der Endstellung des stellungsgebenden Organes gebracht wird,
wobei u.a. auch äußere Einflüsse, z.3. die von Leitungewiderständen zwischen Stellungsferngeber
und Stromquelle, evtl. auch solche zwischen Stellungsferngeber und Empfänger eliminiert
werden. Zummengefaßt: Justierung und Abgleich haben zum Ziel, das Fernanzeigeinstrument
im gesamten Meßbereich zur Übereinstinimung mit dem am Manometerzeiggr ablesbaren
Skalenwert zu bringen.
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Justierung und obgleich sind nicht timer auseinander zu halten, besonders
weil im Rahmen der Abgleicharbeiten häufig auch eine Änderung der Justierung erforderlich
wird.
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Der Übersichichkeit halber beschränkt sich die folgende Beschreibung
im wesentlichen auf die zahlens§ßig ohnehin vorherrschende Anbringung von Stellungsferngebern
an
Manometern. Vergleichbare Verhältnisse bestehen Jedoch ebenso
bei der Anbringung an anderen Geräten, insbesondere solchen, die vorgenannten Anwendungen
entsprechen.
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Die Wirkungsweise der Steliungsierngeber selbst ist für die Ausbildung
und Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bedeutungslos. In jedem Pall dient
der Stellung ferngeber zur Umsetzung einer mechanischen Größe in einen elektrischen
Wert, wobei nur verschiedenartige Prinzipien Anwendung finden. Die Stellungsferngeber
können z.3. sogenannte Widerstandsferngeber sein, bei denen ein Schleifer auf einer
Widerstandsbahn bewegt wird, induktive Stellungsferngeber, bei denen durch Verstellung
eines ferromagnischen Teiles Induktivitäten verändert werden, oder kapazitive Stellungsferngeber,
bei denen ein veränderbarer Kondensator bewegt wird.
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Das Ausgangssignal des Stellungsferngebers ist bezüglich der Anwendung
er findungs gemäß er Vorrichtungen ebenfalls beliebig. Bs kann z.B. eine Spannung,
ein eingeprägt er Strom sein, oder den Meßwert in Form einer Impulefrequenz wiedergeben.
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Der Stellungsferngeber kann ferner auch eine beliebige Wirkung im
Rahmen einer BrUcken- oder Rechenschaltung übernehmen, etwa um den Einfluß einer
Störgrdße bei der Messung oder bei einer Regelungsaufgabe zu erfassen.
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Die Stellungsferngeber sind vornehmlich mit Anzeigern oder Registriergeräten
oder auch mit integrierenden Meßgeräten (Zählern) zusammengeschaltet. Im einfachsten
Fall sind es Volt- oder Amperemeter, die im Anschluß an den Stellungsferngeber den
anliegenden Stellungswert an entferntem Ort anzeigen.
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Die Stellungsferngeber werden meist durch eine Drehbewegung ihres
beweglichen Teiles (Rotor) gegen ein feststehendes Teil (Stator) betätigt.
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Bei der üblichen Ausführung der hier vornehmlich zu betrachtenden
Manometer wird ein derartiger Stellungsferngeber verwendet und zweckmäßig mit der
Achse des Zeigers gekuppelt. Beim Überstreichen des Meßbereichs führt diese eine
Drehbewegung von etwa 270 aus. Sowohl dieser Winkel als auch derjenige, bei dem
der Stellungsferngeber ausgesteuert ist (z.B. dem nach der Norm bei Endwert 20 mA
abgibt) streuen jedoch erheblich. Besonders deswegen und auch wegen der bereits
erwähnten Einflüsse der Leitungen, müssen die erwähnten Abstimmungen Justierung
und Abgleich - vorgenommen werden.
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Für die erfindungsgemäßen- Konstruktionen ist es gleich, welche Mittel
hierfür angewendet werden. Oft wird in die elektrischen Stromkreise eingegriffen,
z.B. durch Widerstande mit denen die "Null" eingerichtet wird, die die
Steilheit«
des Stellungsferngebers verändern oder auf die t'Empfindlichkeit" des Empfängers
Einfluß nehmen.
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Bei der Durchführung dieser Arbeiten muß von definierten Bezugspunkten
an Manometer einerseits und dem Stellungsferngeber andererseits ausgegangen werden.
Naheliegend erscheint es, wie eingangs erwähnt, den elektrischen Nullpunkt des Stellungsferngebers
der Anzeige Null z.B. des Manometers zuzuordnen. Dieses Vorgehen ist jedoch nur
anwendbar, wenn der Stellungsferngeber aufgrund seiner Schaltung seinen elektrischen
Nullpunkt erkennbar werden läßt, z.B. dadurch, daß die Spannung, der Strom oder
die Frequenz zu Null wird. Vielfach liegt der Stellungsferngeber jedoch in anderen
z.B. Brtokenschaltungen bei denen ein Nullzustand nicht ohne weiteres erkennbar
ist. Die Nullstellung als Ausgangspunkt ist zudem gerade bei Manometern wenig vorteilhaft,
weil deren Einstellsicherheit am Bereichsanfang gering ist.
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So ist meist ein Anschlag für den Zeiger vorgesehen, den dieser bereits
schon oberhalb des Druckwertes Null erreicht. Damit soll der unschöne Eindruck der
nicht stimmenden Null verwischt werden.
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Es ist somit zweckmäßiger die elektrische Mitte des Stellungsferngebers
mit der Mitte der Skalenteilung des Manometers zur Übereinstimmung zu bringen. Die
elektrische Mitte des Stellungsferngebers ist zwar meist nicht an mechanischen Merkmalen
erkennbar, sie ist aber
leicht und genau mittels des sogenannten
Umschlagverfahrens feststellbar. Dieses sei anhand eines als Potentiometer geschalteten
Widerstandsferngebers erläutert, Der Widerstandsferngeber werde über Anfang und
Ende seiner Widerstandsbahn gespeist und die Spannungen gemessen, die einmal zwischen
Anfang der Widerstandsbahn und dem Schleifer und zum anderen zwischen Ende der Widerstandsbahn
und dem Schleifer anliegt.
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Die elektrische Mitte ist gewonnen, wenn die beiden gemessenen Spannungen,
unabhängig von ihrer absoluten Höhe, gleich sind.
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Die vorstehenden Ausführungen lassen erkennen, daß es notwendig ist,
das Organ dessen Stellung zu übertragen ist - im Beispiel also das Manometer - in
genau definierte Stellungen, insbesondere die Mitten- und die Endstellung zu bringen
und dort festzuhalten, bis die Justierarbeiten beim Anbau des Stellungsferngebers
und schließlich die Abgleicharbeiten durchgeführt sind.
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Pür die Durchführung dieser Arbeiten mußte bislang recht umständlich
das Manometer mit verschiedenen innerhalb seines Druckbereiches liegenden, Druckwerten
beaufschlagt werden, bzw. andere Organe, deren Stellung fernübertragen werden sollen,
denjenigen Einflüssen ausgesetzt werden, die ihre Bewegung insbesondere nach der
Mitten- und der Endstellung hervorbringen.
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Beispielhaft werden die Vorgänge wiederum an eines Manometer dargelegt.
Wegen der Schwierigkeit der Justierung
an der Verwendungsstelle
wird diese schon im Werk vorbereitet. Mit entsprechenden Vcrrichtungen werden die
erforderlichen Drücke erzeugt und dem Manometer zugeführt. Die Druckwerte, besonders
der Mitten- und der Endwert werden dabei von der Skala abgelesen, die vom Manometerhersteller
bereits geeicht ist. Der mit der Zeigerachse gekuppelte Stellungsferngeber wird
durch Verdrehen seines Stators gegen seine Auflage in die zugehörige Stellung geführt.
Seine elektrische Mitte wird in Übereinstimmung mit dem Mittenwert des Druckbereiches
gebracht.
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Aufwendiger noch ist dann der Abgleich am Einsatzort, mit dem u.a.
der dem Einfluß von Leitungseinflüssen unterworfene Endausschlag des Empfangsgerätes
eingerichtet wird. Hier nun stehen keine Einrichtungen zur Verfügung, mit denen
dem Manometer definierte Drücke zugeführt werden können. Besonders kann der Enddruck
meistens überhaupt nicht hergestellt werden, weil die Manometer, da sie nur mit
2/3 ihres Endwertes dauerbelastet sind, überdimensioniert werden müssen. So läßt
sich in der Regel nur durch Rechnung ermitteln, welcher Wert des Signals von Stellungsferngeber
entsprechend den erreichten Druckwert eingerichtet werden muß.
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Dieser Vorgang sei an folgendem Beispiel erläutert: Das-Manometer
habe einen Bereich von 0 ... 10 kp/cm2. Betriebsmäßig kann aber nur ein Druck von
6 kp/cm hergestellt
werden, Der Stellungsferngeber, z.B. ein Potentiometer
liefere ein Signal von 0 ... 10 V. Der dem Pontentiometer vorgeschaltete Abgleichwiderstand
2 wird bei den erreichten 6kp/cm2 verstellt, bis der Stellungsferngeber eine Spannung
von 6 V abgibt. Ein solches Verfahren vermindert natürlich die Genauigkeit der Fernanzeige,
zumal in der Praxis erschwerend folgendes hinzutritt: Es ergeben sich meist keine
Anzeigewerte, die so einfach wie im Beispiel umgerechnet werden können. Der Druck-bleibt
während der Abgleicharbeiten nicht konstant, oft pulsiert er auch, so daß die Ablesegenauigkeit
herabgesetzt ist. Ganz und gar wird ein genauer Abgleich infrage gestellt, wenn
zur Inbetriebsetzung etwa einer Produktionsanlage bereits die erst einzurichtende
Druckfernanzeige gebraucht wird.
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Jedenfalls sehen sich die Monteure in der Praxis fast immer vor eine
Aufgabe gestellt, die exakt nicht lösbar ist. So müssen sich diese etwa dadurch
helfen, daß sie das Manometer öffnen und gegen den Widerstand der Meßfeder (z.3.
Bourdonrohr) am Zeiger drehen um u.a. die dem Skalen-Endwert entsprechende Stellung
zu erreichen.
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Hierdurch entstehen häufig Dejustierungen und sogar Beschädigungen
des Meßwerkes. Zudem ist diese Methode umständlich und zeitraubend, wird doch ein
zweiter Malein gebraucht, um den Zeiger während dea Abgleiches gegen
die
Rückstelltratte der Meßfeder festsuhalten, während der andere am Empfangs ort die
Anzeige kontrolliert und die Korrekturanweisungen - bei größeren ntfernungen unter
weiteren Erschwerungen - Kbermittelt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung bei Stellungsferngebern
der eingangs erwähnten Art zu schafen, welche unter Vermeidung der geschilderen
Schwierigkeiten eine einfache Justage und einen einfachen Abgleich des Stellwigsferngebers
gestattet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen den
miselnander verbundenen Zeiger und Stellungsferngeber einerseits und dem Meßglied
andererseits eine lösbare oder elastisch nachgiebige Kupplung verbunden ausgebracht
wird.
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Bei einer solchen Anordnung sind im Normalbetrieb die Skala des Meßwerkes
und der Stator des Stellungsforngebers gehäusefest, während sich der Meßwerkzeiger
mit dem Rotor des Stellungsferngebers nach Maßgabe der wirksamen Meßgröße bewegt.
Für Justagezwecke wird nun nach der Erfindung nicht der Zeiger - mit dem Rotor des
Stellungsferngebers - auf einen vorgegebenen Punkt der Skala gedreht und dann das
dabei auftretende Signal des Stellungsferngebers
elektrisch justiert.
Vielmehr wird für die Justage bei feststehender Zeiger und Rotor die Skala verdreht,
bis der Zeiger auf dem gewünschten Skalenpunkt - z.BO Skalenmitte - steht. Da mit
der Skala der Stator des Stellungsferngebers gekuppelt ist, erfolgt auch eine entsprechende
Relativverdrehung zwischen Rotor und Stator des Stellungsferngebers, so daß dieser
ein Signal abgibt genau so, als wenn der Rotor bei feststehendem Stator verdreht
worden wäre. Man kann also bei der erfindungsgeiäßen Anordnung beliebig. Zoigerausschläge
simulieren.
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Die entsprechende Justage des Stellungsferngeberß derart, daß z.B.
die simuliert Skalenmittenstellung des Zeigers ein entsprechende Signal des Stellungsferngebera
hervorruft, kann auf elektrisahei Wege erfolgen.
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Eine vorteilhafte Möglichkeit ergibt sich aber dadurch, daß der Stator
des Stellungsferngebers relativ zu der meßwerkskala justierbar ist.
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Der Stator des Stellungsferngebers kann mit der Meßwerkskala über
eine Rutachkupplung gekuppelt sein.
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Die Erfindung ist nachstehend an zwei usftLhrungsbeispielen unter
Bezugnahie auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:
Die
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäß konstruiertes Manometer mit einer Bourdonfeder
als Meßfeder. Der Druckanschluß ist mit 1 bezeichnet. Das Bourdonrohr 2, das bei
Beaufschlagung mit Druck mit seinem nicht gezeichneten Ende eine kleine Bewegung
ausführt, bewegt über das Anlenkteil 3 das segmentartig ausgebildete Zahnrad 4.
Das Zahnrad 4 ist auf der zwischen den Platinen 5 und 6 gelagerten Achse 7 befestigt
und greift in das Ritzel 8 ein, welches auf der Achse 9 des Stellungsferngebers
10 befestigt ist. Die Achse 9 des Stellungsferngebers 10 ragt durch diesen hindurch
und trägt dort den Zeiger il. Der Zeiger 17 spielt über der Skala 12, die auf dem
Stellungsferngeber 10 befestigt ist. Der Ansatz 13 zentriert die Skala 12.
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Der Stellungsferngeber 10 ist zum Zweck der Justierung gegenüber der
Skala 12 verstellbar, um die Übereinstimmung seines Signales mit der Skalenanzeige
herbeiführen zu können, z seine elektrische Mitte dem Mittenwert der Skala zuzuordnen.
Der Stellungsferngeber 10 und die Manometerskala 12 sind zu diesem Zweck über eine
nicht gezeichnete Rutschkupplung miteinander verbunden. Der Stellungsferngeber ist
in dem zylindrischem Ansatz 13 der Platine 6 gelagert. Die seitliche Begrenzung
des Stellungsferngebers 10 in dem zylindrischen Teil 13 gibt einerseits sein als
Zahnkranz ausgebildeter Ansatz 14, andererseits die Wellensicherung 15. In den Zahnkranz
des Ansatzes 15 greift das Zahnrad 16 ein, dessen Achse im Magerdom 17 gelagert
ist und die den Stellkopf 18 trägt. Die Manometerskala 12 ist mittels der längs
verschiebbaren Achse 19, die
vom Lagerdom 20 geführt wird, arretierbar.
Die Achse 19 trägt'den Druckknopf 21, der von der Feder 22 nach dem Loslassen zurückgedrückt
wird. Durch Fingerdruck auf den Knopf 21 wird die Achse 19 gegen die Skala 12 gedrückt,
die sich dabei am Anschlag 23 abstützt.
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Die Justierung geht wie folgt vor sicht Durch Drehen am Stellknopf
18 wird die Manometerskala 12 zusammen mit dem Gehäuse des Stellungsferngebers 10
verstellt, bis die Mitte der Skalenteilung mit dem Zeiger übereinstimmt. Hierbei
ist es gleichgültig, ob der Zeiger eine Stellung einnimmt, die dem Druck Null, oder
einen beliebigen anderen im Meßbereich liegenden Wert entspricht. Nachdem durch
Drücken des Knopfes 21 die Manometerskala 12 arretiert ist, wird durch Drehen am
Stellknopf 18 der Stator des Stellungsferngebers relativ zu der Manometerskala verstellt,
bis der Stellungsferngeber das der Skalenmitte entsprechende Signal abgibt. Die
Relativverdrehung zwischen Stator und Skala wird durch die Rutschkupplung ermöglicht.
Anschließend werden Skala und Stator wieder gemeinsam so verdreht, daß der Zeiger
auf dem Skalenendwert steht, und das Signal des Stellungsferngebers wird auf diesen
Wert elektrisch abgeglichen.
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Dazu wird das Abgleichorgan, z.B. ein Widerstand im Stromkreis des
Anzeigers verstellt, bis dieser ebenfalls den Endwert erreicht.
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Der Druckanschluß 1, die Platine 5 und die Lagerdome 17 und 20 sind
unmittelbar mit dem Gehäuse 24 des Manometers
verbunden. Die Platine
6 ist über Säulen von denen eine gezeichnet und mit 25 bezeichnet ist, am Manomet.rgehäu
se 24 befestigt.
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In Fig. 2 ist wiederum mit 1 der DrucKanschluß bezeichnet. Das Bourdonrohr
2 überträgt die Bewegung seines Endes über das Ablenkteil 3 nach dem Zahnrad 4.
Dieses greift in das auf der Zeigerachse 9 sitzende Ritzel 8 ein. Die Achse 7 des
Zahnrades 4, wie auch die Zeigerachse 9 sind in den Platinen 5 und 6 gelagert. Die
Zeigerachse 9 trägt den Zeiger 11 und auf ihrer rückseitigen Verlängerung das Kupplungsstück
26 in deasen Schlitz der Stift des Gegenkupplungsteiles 27 hineinragt, welches auf
der Achse 36 des Stellungsferngebers sitzt. Der Stellungsferngeber 10 ist drehbar
in der Bohrung des Flansches 28 gelagert, der von auf dem Manometergehäuse stehenden
Säulen 29 getragen wird. Der Stellungsferngeber 10 wird seitlich eineateile durch
den an ihm angebrachten Zahnkranz 14, anderenteils durch die Wellensicherung 15
begrenzt. In den Zahnkranz 14 greift das auf der Achse 30 befestigte Zahnrad 31
ein. Die Achse 30 ist in dem Flansch 28 und der Platine 6 gelagert und trägt den
Stellknopf 32 sowie das Zahnrad 33. Das Zahnrad 33 steht in Eingriff mit dem auf
der Manometerskala 12 befestigten Zahnkranz 34. Die Manometerskala 12 ist in der
Bohrung der am Manometergehäuse sitzenden Platte 35 drehbar gelagert. Die gemeinsame
Bewegung der aus dem Stator des Stellungsferngebers 10 und der Manometerskala 12
gebildeten Bewegungseinheit erfolgt über die Achse 30 und den Eingriff der auf dieser
sitzenden Zahnräder 31 und 33 in die Zahnkränze 14 und 34.
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Zwecks Justierbarkeit des Stellungsferngebers ist der Zahnkranz 14
nicht fest mit diesem verbunden, sondern über eine nicht gezeichnete Rutschkupplung.
Der Stellungsferngeber ist somit von Hand gegenüber der Manometerskala verdrehbar,
wenn der Stellknopf 32 festgehalten wird.
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Der Abgleich erfolgt entsprechend dem zu Fig. 1 be-5 chriebenen Verfahren.