DE2136003A1 - Vorrichtung zur uebertragung von kleinen kraeften ueber einen kleinen abstand, in dem sich eine trennende schicht befindet - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Ubertragung von kleinen Kräften über einen kleinen Abstand, in den sich eine trennende Schicht befindet.
• Die Erfindung besieht sioh auf eine Vorrichtung zur Ubertragung von vorzugsweise kleinen bis kleinsten Kräften über einen verhältnismässig kleinen Abstand, innerhalb dessen sich eine zwei Räume trennende Schicht befindet, die aus besonderen Gründen die übliche mechanische Ubertragung von Kräften verbietet. Die trennende Schicht kann eine starre Wand sein oder eine elastische Folie oder auch ein fliessender Film aus beliebigen Medium.
• Dies Problem tritt beispielsweise dann auf, wenn kleine Kräfte aus einem Raum, in dem sich ein Vakuum befindet, nach aussen übertragen werden sollen. Dies ist mit den üblichen mechanischen Mitteln, wie mit Gestängen, die die Wand, die das Vakuum einschliesst, durchtreten, ohne Ver-Enderung der zu übertragenden Kraft nicht möglich. Auch wenn in einem solchen Falle ein Teil der Wand als elastische Membran ausgebildet #### (######) würde, so wurde die zu übertragende Kraft als Folge der Druckdifferenz auch verfälscht. - Dasselbe Problem tritt immer dann auf, wenn eine Kraft durch einen dünnen Film übertragen werden muss, der z.B.
• aus einer fliessenden Flüssigkeit gebildet wird, aber auf keinen Fall durch Körper, die Ihn durohtreten, gestört werden darf.
• Das Problem wird dadurch gelöst, dass erfindungsmässig sowohl als Kraftgeber als auch als Kraftempfänder je ein Magnet dient, die zusammen ein Magnetsystem bilden; dass ferner im Bereich der Kraftübertragungs- Vorrichtung die trennende Schicht so gewählt ist, dass sie keine Wirkungen hervorrufen kann, durch die die auf magnetischem Wege erfolgende Eraftübertragung verhindert oder in untragbarer Weise gestört wird; ferner: dass die Magnete normalerweise so angeordnet sein sollen, dass die zwischen ihnen wirkende Kraft ein Optimum annimmt; schliesslich, dass, sofern die Magnete beweglich sind, die Führung derselben so gewählt wird, dass bei einer Ver-Enderung der Lage der Magnete zueinander die zwischen ihnen wirkende Kraft möglichst ihr jeweils erreichbared Optimum beibehält. Dabei kann das Magnetsystem so gewählt werden, dass die Kraft eine abstossande oder eine anziihende ist.
• Dassdas anstehende Problem auf diese Weise gelöst ist, ist evident. Die Lösung idt immer brauchbar, wenn sich ein Magnet in dem durch die trennende Schicht gebildeten ##### Raum mit einem gewissen Bevegungsspielraum anbringen lässt. Die Teilregel, dass die Magnete zueinander so angeoednet sein sollen, dass die Kraft zwischen ihnen ein Optimum ist, wird aufgestellt, um die grösstmöglichen Kräfte aus dem System herrauszuholen. Dasselbe gilt für die Wahl der iMhrung der Magnete, sofern sie beweglich sind; es soll möglichst das Eraftpptimum gewahlt bleiben.
• Handelt es sich um starre Wånde, aber keineswegs nur dann, wird ei zweckmässig sein, das Magnetsystem so anzuordnen, dass die Kraftübertragung praktisch mit der normalen der Trennwand zusammenfällt. Die Magnete können entweder Dauermagnete oder Elektromagnete sein oder als Kombination aus ihnen gebildet sein. Für die Magnete selbst sind bezüglich Werkstoff, Gestalt, Form, geometrischer Zuordnung durch die Erfindung keine Grenzen gesetzt; sie können so ausgebildet sein, wie es dem jeweiligen Zweck am besten entspricht. Auch können innerhalb eines einzigen Magnetsystems verschiedene Magnete verwendet werden. Wird als Magnetwerkstoff ein solcher mit hohem Entmagnetisierungsfaktor gewShlt, t, so sind Magnete zu bevorzugen, die in Richtung ihrer Magnetisierung kurz sind und sie sind so anzuordnen, dass die Xagnetisierungssachen in Richtung der zu übertragenden Kraft liegen.
• Handelt es sich bei dem einen Raum um ein Vakuum mit niedrigen bis extrem niedrigen Drücken, was starre Wände z.B. aus Metall erforderlich macht, so ist die Trennwand mindestens im Bereich der EraftUbertragungsvorrichtung aus nicht magnetisierbarem Material herzustellen.
• In spezieller Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Eraftempfänger von dem einen Hebelarm einer Balkenwaage getragen wird, die mit Mitteln zum Ausgleich des Gewichts des Kraftgebers einschliesslich eines mit Substanz gefüllten Behälters ausgestattet ist. Ist dann die Kraft eine anziehende, so ist der Bewegungsspielraum des Kraftempfängers verständlicherweise zu begrenzen. Erfolgt die Messung der übertragenen Kraft in Aussenraum" nicht mit einer ausweichenden Waage, sondern elektrisch, so ist es vorteilhaft, als Indikator für die Null stellung des Kraftgebers einen induktiven Fehler zu verwenden. Die Kraft wird dann aussenseitig mit Hilfe des Magnetisierungsstromes gemessen, der einzustellen ist, bis der Kraftgeber seine "Nullstellung" erneut eingenommen hat.
• Mit den genannten Mitteln kann auch eine selbsttätig arbeitende Einrichtung geschaffen werden, die so arbeitet, dass das Ungleichgewicht, das durch irgend eine W Wirkung auf den Kraftgeber erzeugt wurde, selbsttätig wieder beseitigt wird. Dann wird der Magnetisierungsstrom, der durch die Regeleinrichtung eingestellt wurde auch als Mass der Kraft bzv. Kraftänderung dienen.
• Die Empfindlichkeit der Kraftübertragungsvorrichtung kann durch Xnderung des Abstandes von Kraftgeber und Empfänger verändert werden.
• Die Erfindung soll durch ein typisches Bnwendungsbeispiel verdeutlicht werden.
• Hierzu dienen die Figuren I und 2, in denen gleiche Teile gleiche Bezugszeichen haben. Die beiden Figuren stellen zwei Ansichten in aufeinander senkrechten Richtungen dar, die beide in der Ebene der Trennschicht liegen. Alles grundsätzlich Unwichtige ist in den Figuren fortgelassen.
• Es ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der eine Kraft aus dem Vakuum in den Anssenraum übertragen werden soll, wobei es sich um eine Wägung im Vakuum handelt von einer Substanz, die ihr Gewicht während eines Vakuum-Behandlungsprozesses ändert.
• Oberhalb der Trennwand 1 befindet sich das Vakuum 2 . Im Vakuum ist ein Waagebalken 3 , der in üblicher Weise mit den Schneiden 4 in den Pfannen 5 spielt. An dem einem Waagebalken 3 ist der als Kraftgeber dienende Magnet 6 angeordnet. Er trägt die Substanz 7 deren Gewichtsveränderung gemessen werden soll. Im aussenraum 8 befindet sich der Kraftempfänger 9 , der ebenfalls ein Magnet ist. Angenommen ist in diesem Fall, dass sich beide Magnete abstossen. Der Magnet 9 ist auf einer konventionellen Prär zisionswaage IO gelagert. Mit 11 ist das dusgleichsgewicht des Saagebalkens im Vakuum bezeichnet, dass verstellbar angenommen ist. Bei Zunahme des Gewichte der Substanz ( Probe ) 7 nähert sich der Magnet 6 dem Magneten 9 . Die dabei erfolgende Zunahme der abstossenden Kraft wird von der Waage IO gemessen. Bei Trocknung kommt abnehmendes Gewicht anelog zur Geltung.
• Zum Gegenstand der Erfindung gehdren sämtliche Ausführungsformen, die sich aus der Grundregel nach der Erfindung für den Fachmann ableiten lassen.

Claims (16)

P a t e n t a n s p r ü c h e I bis 16

1. Vorrichtung zur Ubertragung von vorzugsweise kleinen bis kleinsten Kräften über einen verhältnismässig kleinen Abstand, innerhalb dessen sich eine zwei Raume trennende Schicht, beispielsweise eine starre Wand, eine elastische Folie oder ein fliessender Film beliebigen Mediums befinden, die aus besonderen Gründen die übliche mechanische Ubertragung von Kräften verbieten, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl als Kraftgeber als auch als Kraftempfänger je ein Magnet dient, die zusammen ein Magnetsystem bilden, dass ferner im Bereich der Kraftübertragungsvorrichtung die trennende Schicht so gewählt ist, dass sie keine Wirkungen hervorrufen kann, durch die die auf magnetischem Wege erfolgende Kraftübertragung verhindert oder in untragbarer Weise gestört wird, dass weiterhin die Magnete so angeordnet sind, dass die zwischen ihnen wirkende Kraft ein Optimum annimmt und dass schliesslich, sofern die Magnete beweglich sind, die Führung derselben so gewählt wird, Dass bei einer Veränderung der Lage der Magnete zueinander die zwischen ihnen wirkende Kraft möglichst ihr jeweils erreichbares Optimum beibehält.

2. Vorrichtung nach An. I, d.g.,d. das Magnetsystem so gewählt ist, dass die Kraft eine abstossende ist.

3. Vorrichtung nach An. I, d.g.,d. das Magnetsystem so gewählt ist, dsss die Kraft eine anziehende ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I, 2 oder 3 d.g.,d. das Magnetsystem so angeordnet ist, dass die Kraftrichtung praktisch mit der Normalen der trennenden Schicht zusammenfällt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 d.g.,d. die Magnete des Magnetsystems als Daaermagnete oder als Elektromagnete oder als Kombination aus Beiden ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach An. 5. d.g.,d. die Magnete dem jeweiligen Zweck entsprechend, verschiedene Werkstoffqualitäten, verschiedene Formen und verschiedene geometrische Zuordnungen aufweisen.

7. Vorrichtung nach An. 6. d.g.,d. ein einziges Magnetsystem Magnete verschiedenster Art aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der An. 2, 5, 6, 7, d.g.,d. die Magnete aus Werkstoffen mit hohem Entmagnetisierungsfaktor bestehen, so gestaltet wird, dass ihre in Richtung der Magnetisierung gemessene Länge klein ist gegenüber ihrem Durchmesser, und dass sie so angeordnet sind, dass die magnetischen Achsen in Richtung der zu übertragenden Kraft liegen.

9. Vorrichtung nach A. I, d.g., derjenige Raum, in dem der Kraftgeber angeordnet ist, niedrigen bis extrem niedrigen Druck aufweist, dass dem Raum, in dem der Krafttempfänger angeordnet ist, normalen Luftdruck aufeist und dass als Trennwand beider Räume mindestens im Bereich der Kraftübertragunge-Vorrichtung eine druckfeste Wand dient, die aus nicht magnetisierbarem Material besteht.

10. Vorrichtung nach A. I, d.g.,d. der Kraftempfäger von einer Waage getragen wird, z.B. von einer Präzisionswaage mit z.B. digitaler Selbstanzeige.

II. Vorrichtung nach A. I, d.g.,d. der Kraftgeber mit einem Behälter zur Aufnehme von Substanzen verbunden ist.

I2. Vorrichtung nach A. II, d.g.,d. der Kraftgeber auf dem einen Hebelarm einer Balkenwaage gelagert ist, die mit Mitteln zum Ausgleich des Gewichts des Kraftgebers einschliesslich des mit Substanz gefüllten Behälters ausgestattet ist.

13. Vorrichtung nach A. 3. d.g.;d. der Bevegungs-Spielraum des Kraftgebers und gegebenenfalls auch des Kraftempfägers durch Anschläge begrenzt ist.

14. Vorrichtung nach A. I2, d.g.,d. zur Feststellung der Nullstellung des Xraftgebers ein induktiver Fühler angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach A. I4, d.g.,d.zur Kraftmessung eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Konstanz des Abstandes von Kraftgeber und Kraftempfäger dient, wobei das auszugleichende Ungleichgewicht der Kräfte durch eine minderung des Magnetisierungsstromes eines Elektromagneten unter Inanspruchnahme des induktiven Fühlers ausgeglichen wird.

16. Vorrichtung nach A. I,d.g.,d. die Empfindlichkeit der Kraftübertragungsvorrichtung durch Veränderung des Abstandes von Kraftgeber und Kraftempfänger variierbar ist.