DE248214C

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Publication number: DE248214C
Application number: DENDAT248214D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 42 o. GRUPPE

Temperaturschwankungen aufgehängt ist.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. April 1911 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Meßinstrumente, ζ. Β. Tachometer, Geschwindigkeitsanzeiger, Elektrizitätsmesser u. dgl., bei denen das anzeigende Element durch eine Scheibe von geringem elektrischen Widerstand gebildet wird, die im Feld eines magnetischen Rotors angeordnet ist, der bei seiner Drehung magnetische, die Scheibe durchfließende Kraftlinien erzeugt. In dieser wird dadurch eine

to Bremswirkung hervorgerufen, die Scheibe und Rotor in Drehung versetzt. Dabei wird eine mit der Scheibe verbundene Feder gespannt, die sie beim Aufhören der magnetischen Wirkung in die Ausgangslage zurückbringt. Die durch die wechselnden Geschwindigkeiten der Maschine, mit der der magnetische Rotor verbunden ist, diesem erteilte verschieden schnelle Umdrehung bewirkt, daß das Zeigerelement bis zu verschiedenen, der Geschwindigkeit der Maschine entsprechenden Lagen ausschwingt. Die Größe der Ausschwingung bildet ein Maß für die Geschwindigkeit und kann an einer Skala abgelesen werden. Bei derartigen Anzeigevorrichtungen hat sich der Fehler herausgestellt, daß sie bei verschiedenen Temperaturen nicht gleichmäßig arbeiten. Es ist dies darauf zurückzuführen, daß infolge der verschiedenen Ausdehnung der einzelnen Teile bei veränderten Temperaturen der Abstand des Zeigerelementes vom Rotor und auch vom Feldring ein anderer wird. Es ist eine bekannte Erscheinung, daß sich die Intensität der magnetischen Kraftlinien nicht im gleichen Verhältnis mit dem Abstand vom Magneten verändert; die magnetische Kraft nimmt vielmehr in einer bestimmten Maßeinheit der Bewegung nicht in demselben Verhältnis ab bzw. zu, wie in der sich daran anschließenden Maßeinheit der weiteren Bewegung. Um die auf Temperaturschwankungen beruhende Ungenauigkeit beim Arbeiten derartiger Anzeigevorrichtungen auszugleichen, werden Thermostaten verwendet, unter deren Wirkung der Weg der Kraftlinien entsprechend der abwechselnden Temperatur beeinflußt wird. Man hat zu diesem Zweck den Feldring am Ende des Thermostaten befestigt, der mit seinem anderen Ende mit dem Gehäuse verbunden ist. Sinkt die Temperatur, so bewirkt der Thermostat, daß sich der Feldring von dem Zeigerelement mehr und mehr entfernt, während er umgekehrt bei steigenden Temperaturen mehr genähert wird. Bei dieser Korrektion der Wirkung der Anzeigevorrichtung ist jedoch einmal der oben erwähnte Umstand nicht berücksichtigt worden, daß die Intensität des Magnetfeldes zunimmt, je mehr sich die im Bereich des Feldes liegenden zusammen arbeitenden Teile nähern, außerdem aber auch nicht der Umstand, daß der Magnetismus des umlaufenden Magneten mit zunehmender Temperatur geringer und bei niedriger Temperatur größer wird.

Gemäß vorliegender Erfindung werden auch die sich infolge der Nichtbeachtung der angegebenen Beeinflussungen des Zeigerelementes

durch die Temperaturschwankungen zeigenden Ungenauigkeiten in der Wirkung derartiger Anzeigevorrichtungen dadurch ausgeglichen, daß zunächst das Zeigerelement selbst unmittelbar unter die Wirkung der Thermostaten gesetzt, also von diesem bei den wechselnden Temperaturen dem magnetischen Rotor genähert bzw. von ihm entfernt wird. Weiterhin ist noch die Einrichtung getroffen, daß

ίο die Thermostaten bei die Normale übersteigenden Temperaturen nicht in gleicher Weise wie bei niederen wirken, sondern daß ihre Wirkung in diesem Falle gegenüber ihrer entgegengesetzten Bewegung gebremst wird. Die Bremsung kann auf verschiedene Weise, am einfachsten durch Verkürzung des Thermostatenarmes bei seiner Abwärtsbewegung erreicht werden. Durch die Verstellung des Zeigerelementes gegenüber dem magnetischen Rotor unmittelbar durch die Thermostaten wird eine weit größere Genauigkeit im Anzeigen des Apparates bei verschiedenen Temperaturen erzielt, als wenn nur der Feldring für sich verstellt wird.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar ist Fig. ι der Grundriß einer elektromagnetischen Anzeigevorrichtung bei abgenommenem Deckel unter Anwendung der Erfindung, Fig. 2 ein Längsschnitt nach Linie A-A in Fig. 1, Fig. 3 ein Längsschnitt einer anderen Ausführungsform einer elektromagnetischen Anzeigevorrichtung und Fig. 4 ein Querschnitt nach Linie B-B in Fig. 3. Auf der Zeichnung geben gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wieder.

Nach Fig. 1 und 2, die einen elektromagnetischen Geschwindigkeitsanzeiger des »Warner«- Typ darstellen, bezeichnet 5 das Gehäuse, 6 den magnetischen Rotor, 7 den Feldring oder die Feldmasse und 8 eine Aluminiumscheibe von geringem elektrischen Widerstand, die zwischen dem magnetischen Rotor und dem Feldkörper eingesetzt ist und auf einer in Lagern 10 und 11 drehbaren Welle 9 sitzt, so daß sie frei um dieselbe Achse schwingen kann, um die der Rotor 6 umläuft. Die Scheibe ist mit einem Rohrflansch 12 versehen, der auf seinem Umfang in geeigneter Weise mit Zahlen bezeichnet ist, die auf der Zeichnung nicht dargestellt, aber in der praktischen Ausführung durch ein Fenster 13 sichtbar sind.

Die Lager 10, 11 und der Feldring 7 sind in einem inneren Gehäuse 14 aus nicht magnetischem Material befestigt. Läuft der Rotor 6 um, so erzeugt er in der Scheibe 8 Wirbelströme, durch deren Rückwirkung auf das magnetische Feld des Rotors eine Drehung der Scheibe verursacht wird, so daß sie der magnetische Zug veranlaßt, sich mit dem Rotor zu drehen. Die Scheibe wird jedoch durch eine Feder 15 elastisch zurückgehalten, deren inneres Ende an der Welle 9 und deren äußeres Ende an einem festen Stift 16 befestigt ist. Diese ständig auf den Anzeiger wirkende Feder sucht ihn ständig in die Nulllage zurückzuführen, wenn der magnetische Rotor anhält.

Der Feldring 7 dient zur Sammlung und Aufspeicherung des Magnetismus, um dadurch einen kräftigeren Zug auf die Scheibe 8 auszuüben. Die eben beschriebene Einrichtung und Wirkung ist im übrigen' bekannt.

Zum Ausgleich der Temperaturunterschiede und der damit verbundenen Ungenauigkeiten im richtigen Anzeigen der Vorrichtung dient nachstehend beschriebene Einrichtung. Das den Feldring 7 aufnehmende Gehäuse 14 und die drehbar gelagerte Scheibe 8 sind durch einen oder mehrere Thermostaten gestützt. Als solche werden vorzugsweise die aus zwei Metallamellen bestehenden verwendet. Wie dargestellt, kommen im vorliegenden Fall zwei derartige Thermostaten in Anwendung, die mit 17 und 18 bezeichnet sind. Jeder derselben besteht aus zwei Lamellen, und zwar die obere aus einem Material mit größerem Ausdehnungskoeffizienten . als die untere. Bei praktischen Versuchen hat sich die Verwendung von Zink für die obere und von Stahl für die untere Lamelle als am zweckmäßigsten erwiesen. Beide Metallamellen können in geeigneter Weise, z. B. durch Nieten 19 und 20, verbunden werden. Der Thermostat 17 ist mit seinem linken Ende auf einem festen Träger, z. B. einem Ring 21, befestigt, der einen Teil des Gehäuses 5 bildet. In ähnlicher Weise ist der Thermostat 18 an der gegenüberliegenden Stelle desselben Ringes befestigt. Zur Verbindung der Thermostaten 17 und 18 mit dem Ring 21 dient dessen sich nach innen erstreckender Flansch 211, an dem sie durch Schrauben 221 bzw. 231 gehalten sind. Die anderen Enden der Thermostaten sind nicht unterstützt. Mit diesen freien Enden ist das Gehäuse 14, z. B. durch Schrauben 22 und 23, verbunden. Da das Gehäuse hierdurch an zwei Seiten aufgehängt ist, kann es sich parallel zu seiner senkrechten Achse bewegen.

Die Lamellen der Thermostaten 17 und 18 haben eine solche Abmessung, daß sie bei normaler Temperatur, also etwa bei 20⁰ C, auf die das Instrument eingestellt ist, gestreckt sind. Das Instrument zeigt dann bei allen Geschwindigkeiten richtig an. Schwankt die Temperatur über oder unter die normale, so steigen oder fallen die Thermostaten, und ihre freien Enden heben oder senken das Gehäuse 14 mit dem Ring 7 und der Scheibe 8. Das Senken tritt ein, wenn die Temperatur über die normale steigt, das Steigen dagegen bei niederer Temperatur.

Wie oben erläutert, verändert sich die Intensität des Magnetfeldes nicht im selben Verhältnis wie der Abstand eines Körpers vom Magneten. Daraus folgt, daß der ausgleichende S Einfluß der Thermostaten zwar für Temperaturen unter 20⁰ berichtigend wirkt, jedoch für höher liegende Temperaturen zu groß ist, und daß deshalb eine Einrichtung getroffen sein muß, damit die drehbare Scheibe genau in dem Verhältnis bewegt wird, wie es der Intensität des Magnetfeldes entspricht. Dies wird durch Einschaltung einer Hemmung bei der Bewegung der Thermostaten bewirkt, während der sich Scheibe und Feldring 7 gegen den magnetischen Rotor bewegen. Die Hemmung läßt jedoch die ungehinderte Aufwärtsbewegung der Thermostaten zu. Zur Erreichung des beabsichtigten Zweckes wird für jeden Thermostaten eine Abstützung angeordnet, in der Weise, daß der Abstand seines freien Endes von seiner Befestigungsstelle größer ist als der Abstand seines freien Endes vom äußersten Ende der Abstützung. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, erstreckt sich der abstützende Flansch 211 unter dem Thermostaten 18 bis über die Schraube 221 hinaus. Die Abstützung wird noch verstärkt durch Einschaltung elastischer Platten 171 und 181, die zwischen der unteren Fläche der Thermostaten 17 und 18 bzw. der Oberseite des Flansches 211 eingesetzt sind. Diese Platten sind vorzugsweise nicht gänzlich unnachgiebig, sondern, wie erwähnt, etwas elastisch. Ihre Dicke und Länge muß sorgfältig bestimmt werden, so daß sie auch die bis zu einem gewissen Grade erforderliche Hemmung der Abwärtsbewegung der Thermostaten erzeugen, oder mit anderen Worten, wenn die Temperatur über die normale steigt und die Thermostaten sich abwärts bewegen, um die Scheibe und den Feldring gegen den Magneten zu führen, werden die Thermostaten · daran gehindert, Scheibe und Feldring zu schnell oder zu weit in den Einfluß des Magneten zu bringen.

Ein besonders wichtiger Vorteil vorliegender Erfindung besteht in der Anordnung der Thermostaten gänzlich außerhalb des Bereichs des Magneten, und der Feldmasse, so daß sie deren Einfluß vollständig entzogen sind. Da die Thermostaten teilweise aus Stahl bestehen, würden sie, wenn sie im Bereich des Magnetfeldes liegen, durch den Magnetismus so auffällig beeinflußt werden, daß sie ungenau und unzuverlässig wirken.

Ein anderer wichtiger Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß nicht nur der Feldring 7, sondern auch die Scheibe 8 gegen den Magneten bewegt wird. Durch Bewegung der Scheibe ist nur eine geringere Verschiebung erforderlich, als wenn der Ring allein bewegt wird. Dadurch, daß sowohl der Ring wie auch die Scheibe bewegt werden, ist eine noch geringere Verschiebung notwendig, oder mit anderen Worten, durch gleichzeitige Bewegung der Scheibe und des Ringes mit Bezug auf den Magneten bleibt die erforderliche Bewegung in Grenzen, die innerhalb des Schwingungsbereichs der Thermostaten liegen.

Da der Magnetismus des umlaufenden Magneten mit zunehmender Temperatur geringer und bei niederer Temperatur größer wird, so ist ersichtlich, daß durch entsprechende Abmessung der Thermostaten 17 und 18 diese Temperaturwechsel ausgeglichen werden können, wenn der Scheibe 8 und dem Ring 7 oder beiden eine entsprechende Bewegung zu dem umlaufenden Magneten 6 erteilt und dadurch der Abstand zwischen dem umlaufenden Magneten sowie der Scheibe 8 und dem Ring 7 verändert wird. Infolgedessen wird trotz der Veränderlichkeit der Intensität des Magnetfeldes bei den verschiedenen Temperaturen die auf die drehbare Scheibe 8 zur Wirkung kommende Drehbewegung durch die Anwendung der aus Lamellen bestehenden Thermostaten gleichmäßig gehalten. Die Ablesung des Instrumentes ist deshalb auch für alle Geschwindigkeiten im wesentlichen richtig. ' _v '

Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten elektromagnetischen Geschwindigkeitsanzeiger des »Stewart «-Typ ist 24 das Gehäuse, in dem der magnetische Rotor 25 und über diesem eine Metallscheibe 26 von geringem elektrischen Widerstand auf einer Welle 27 gelagert ist. Über der Scheibe 26 ist eine Feldscheibe 28 angeordnet, die ebenfalls zum Sammeln und Aufspeichern des Magnetismus des Rotors dient, um dadurch eine kräftige Wirkung auf die drehbare Scheibe 26 zu sichern. Die Welle 27 besitzt ein Lager 29, in dem sie sich senkrecht frei verschieben kann. Mit ihrem unteren Ende ruht sie in einem Zapfenlager 30. Das obere Ende der Welle trägt den Zeiger

An der Welle ist das innere Ende einer Feder 32 befestigt, deren äußeres Ende mit einem festen Stift 33 verbunden ist. Die Feder 32 wirkt der Drehung der Scheibe 27 unter dem Einfluß des Rotors 25 entgegen und strebt, den Zeiger 31 in seine Nullage zurückzuführen, wenn der Rotor nicht mehr umläuft. Auch bei dieser Art Anzeigevorrichtung, ebenso wie bei der oben beschriebenen, leidet die Genauigkeit sehr durch den Temperaturwechsel, da eine Schwächung der magnetischen Kraft des Rotors bei zunehmender Temperatur und eine Verstärkung bei abnehmender Temperatur eintritt. . .120

. Zum Ausgleich dieser Veränderungen ist das untere Lager 30 der Welle 27 auf dem

freien Ende eines aus Lamellen gebildeten Thermostaten 34, ähnlich den oben beschriebenen, angeordnet. Dieser Thermostat ist durch eine geeignete Stütze 35 am Gehäuse 24 befestigt. Zwischen Stütze und Thermostat ist ebenfalls eine elastische Platte 351 eingeschalte^ die in gleicher Weise wirkt wie die Platten 171 und 181 nach Fig. 1 und 2. Das innere Ende dieses Thermostaten ragt durch eine Aussparung 36 der hohlen Welle 37, die als Träger für die Lager des magnetischen Rotors 25 dient und gleichzeitig als Führung für das senkrecht bewegliche Lager 30 dient. Steigt die Temperatur über die normale, so bewirkt die obere, sich stärker als die untere ausdehnende Lamelle des Thermostaten 34 ein Senken seines freien Endes. Das sich dadurch abwärts bewegende Lager 30 bringt die Scheibe 36 dabei näher in den Bereich' des Rotors 25.

Sinkt die Temperatur andererseits unter die normale, so hebt sich der Thermostat 34, bewegt dadurch das Lager 30 nach oben und bringt die Scheibe 36 in einen größeren Abstand vom Rotor 25.

Auf diese Weise wird die auf die Temperaturschwankungen zurückzuführende Veränderlichkeit in der Intensität des Magnetfeldes durch Bewegung der Scheibe 26 in der entsprechenden Richtung aufgehoben, so daß der auf diese Scheibe zur Wirkung kommende Einfluß des Magnetfeldes unabhängig vom Temperaturwechsel gleichmäßig aufrechterhalten wird und das Instrument bei allen Geschwindigkeiten und jeder Temperatur genau anzeigt.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Elektromagnetische Anzeigevorrichtung, bei der eines der den Weg der Kraftlinien bestimmenden Elemente mit Thermostaten zum Ausgleich der Temperaturschwankungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermostaten das Zeigerelement (8) unmittelbar beeinflussen.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeigerelement (8) in dem den Feldring (7) tragenden und an den Thermostaten (17, 18) aufgehängten Gehäuse (14) gelagert ist.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat die Stütze des unteren Lagers (30) der Zeigerelementwelle (27) bildet, das in einer als Träger der Lager des umlaufenden Magneten (25) dienenden Hülse (37) geführt ist.

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsarm des Thermostaten nach einer Richtung, vornehmlich nach der Richtung der größten Intensität des Magnetfeldes hin, über seine normale Lage hinaus durch eine gegebenenfalls elastische Abstützung verkürzt ist, um eine Bremsung der Ausschwingung in dieser Richtung zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.