DE251298C

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Publication number: DE251298C
Application number: DENDAT251298D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um mechanische Größen, wie z. B. Drucke, Wassergeschwindigkeiten, Drehmomente u. dgl. auf elektrischem Wege zu messen und auch die zu messenden Werte auf elektrischem Wege auf eine in beliebiger Entfernung vom Meßorte angeordnete beliebige Zahl von Meßgeräten zu übertragen. Die Übertragung der Anzeigen von Meßgeräten zur Bestimmung mechanischer Kräfte ist im allgemeinen auf mechanischem Wege nicht durchführbar, besonders nicht auf größere Entfernungen. Die Wirkungsweise der bekannten elektrischen Fernanzeigevorrichtungen zum Messen mechanischer Größen, z. B. eines Wasserstandes, beruht darauf, daß durch die Veränderungen der zu messenden Größe die Einstellung an einem Gleitwiderstand und dadurch die Verteilung von Strömen in den verschiedenen Teilen der mit dem Gleitwiderstand elektrisch gekuppelten Anzeigevorrichtung bewirkt wird. Vorrichtungen dieser Art lassen sich indes nur in einer beschränkten Zahl von Fällen anwenden, wenn nämlich große Stellkräfte verfügbar sind, wie sie zur mechanischen Verstellung eines Kontaktes an einem Gleitwiderstand erforderlich sind. Auch sind bisher keine elektrischen Fernanzeigevorrichtungen für mechanische Größen bekanntgeworden, bei welchen eine Reihe verschiedener Anzeigegeräte vorgesehen sind, oder solche, bei welchen die Anzeige selbsttätig erfolgt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Anzeigen irgendeines beliebigen Meßgeräts zur Messung mechanischer Größen auf beliebige Entfernungen hin auf eine beliebige Zahl von Anzeigegeräten zu übertragen und die obengenannten Nachteile zu vermeiden, indem man die zu messenden Kräfte auf ein bewegliches und durch elektrische bzw. elektromagnetische Kräfte im Gleichgewicht gehaltenes System wirken läßt, das jedesmal, wenn die zu messende Größe eine Änderung im einen oder im anderen Sinne erfährt, aus der Gleichgewichtsstellung nach der einen bzw. nach 45, der anderen Richtung hin abgelenkt wird. Durch diese Ablenkung wird ein Triebwerk in Bewegung !gesetzt, das die das Gleichgewicht des Systems bedingenden elektrischen Größen in der Weise verändert, daß das System wieder in seine Gleichgewichtsstellung zurückgeführt wird.

Auf der beiliegenden Zeichnung stellen die Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele dar für den Fall, daß das Meßgerät zur Ermittlung der mechanischen Kräfte dienen soll, wobei das bewegliche System des Gerätes bei jedem Werte der. zu messenden Größe in dieselbe Stellung zurückgeführt wird, d. h. wenn die Messung der zu ermittelnden Größe auf dem Wege einer Kompensation erfolgen kann. Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsbeispiele für den Fall, daß das bewegliche System des Meßgeräts bei jedem Werte der zu messenden Größe eine andere Stellung einzunehmen gezwungen ist.

Dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 liegt

ein Druckmesser zugrunde, bei welchem der

zu messende Druck auf einen innerhalb eines

Zylinders C beweglichen Kolben K einwirkt. Der Kolben K ist mit dem Kern A eines Elektromagneten starr verbunden, dessen Wicklung W von einer Gleich- oder Wechselstromquelle Q gespeist wird. Im Stromkreis des Elektromagneten befindet sich noch ein regelbarer Widerstand R und ein Strommesser G. Die vom Elektromagneten auf den Anker A ausgeübte Kraft wirkt in der Richtung von

ίο unten nach oben, d. h. dem auf den Kolben einwirkenden Druck entgegen. Durch Änderung des den Elektromagneten erregenden Stromes mittels des Regelungswiderstandes R kann die elektromagnetische Gegenkraft verändert und so gewählt werden, daß dem auf dem Kolben lastenden Druck stets in derselben Stellung des Kolbens das Gleichgewicht gehalten wird. Demnach kann der die elektromagnetische Wicklung W enegende Strom als eindeutige Funktion des auf dem Kolben K lastenden Druckes angesehen werden, so daß man den Druck auf den Kolben K durch den Erregerstrom des Elektromagneten messen kann.

Sobald der an der Kolbenstange angebrachte Zeiger /, der sich vor einer Skala bzw. festen Marke bewegt, auf letztere einspielt, wird der vom Strommesser G angezeigte Strom festgestellt. Der Strommesser G kann auch unmittelbar in den Werten des zu messenden Druckes geeicht werden. Da sich in den Stromkreis des Elektromagneten eine größere Zahl von Strommessern einschalten läßt und der Stromkreis des Elektromagneten auch eine beliebige Ausdehnung erhalten kann, so ist es auf diese Weise möglich, zu gleicher Zeit mittels einer größeren Zahl und an verschiedenen Orten befindlicher Meßgeräte den zu messenden Druck anzuzeigen.

Die Einregelung des kompensierenden Stronies kann gemäß Fig. 2 auch selbsttätig geschehen, und zwar in der Weise, daß am Strommesser zu jeder Zeit der richtige Wert des kompensierenden Stromes bzw. der Druck unmittelbar abgelesen werden kann.

An Stelle des Zeigers / des in Fig. 1 beschriebenen Meßgeräts wird ein Kontaktarm B an der Kolbenstange befestigt, welcher in der Gleichgewichtsstellung des Systems in der Mitte zwischen den beiden festen ■ Kontakten C₁ und C₂ liegt, und der bei Aufwärtsbzw. Abwärtsbewegung des Kolbens K den einen oder anderen Kontakt berührt. .

Jeder dieser Kontakte ist mit einem Relais R₁ bzw. R₂ leitend verbunden, die zweckmäßig an eine gemeinschaftliche Stromquelle Q angeschlossen sind. Der eine Pol der Stromquelle Q ist mit dem Kontaktarm B leitend verbunden, während ihr anderer Pol an die gemeinschaftliche Klemme P der Relaiswickhingen angeschlossen ist. Die Relais wirken auf einen um den Drehpunkt O beweglichen Anker D ein, der bei Verdrehung nach rechts die Kontakte a_v O₁ und bei Verdrehung nach links die Kontakte a₂, b₂ schließt. An die Kontaktpaare a_v b₁ und a₂, S₂ ist die Ankerwicklung eines fremderregten Gleichstrommotors M angeschlossen. Die Achse des Motors M ist mit dem beweglichen Kontakt. einer Regelungsvorrichtung, z. B. eines Regelungswiderstandes R gekuppelt, der im Stromkreis der Elektromagnetwicklung W liegt und durch dessen Regelung der von der Stromquelle Q₁ gelieferte und durch die Meßgeräte G gemessene Erregerstrom des Elektromagneten E auf bestimmte Werte eingestellt wird.

Die Wirkungsweise dieses Meßgeräts ist die folgende: Tritt z. B. eine Vergrößerung des auf dem Kolben lastenden Druckes ein, so erfährt dieser im ersten Moment eine kleine Abwärtsbewegung, was zur Folge hat, daß der Kontaktarm B den Kontakt C₂ berührt. Hierdurch wird der Stromkreis des Relais R₂ geschlossen und somit das rechte Ende des Magnetankers D angezogen. Dies hat zur Folge, daß das Kontaktpaar a₂, b₂ geschlossen wird und der Motor sich im Sinne der Uhrzeigerbewegung in Bewegung setzt und den Kontaktarm des Regelungswiderstandes, entgegengesetzt dem Sinne der Uhrzeigerbewegung, verdreht. Dadurch wird der Erregerstrom der Wicklung W des Elektromagneten verstärkt und somit die dem Kolben entgegenwirkende Kraft vermehrt, und zwar so lange, bis letztere dem auf dem Kolben lastenden Druck gleichkommt, wodurch der Kolben wieder in seine Gleichgewichtsstellung gerät und der Kontaktarm B den Kontakt C₂ verläßt. Tritt eine Druckverminderung ein, so wird in ähnlicher Weise der Kontakt C₁ geschlossen, also das Relais R₁ erregt und hierdurch das Kontaktpaar U₁, b₁ geschlossen, so daß der Motor sich jetzt umgekehrt dreht. Der im Stromkreis der Erregerwicklung befindliche Widerstand vergrößert sich daher so weit, bis wieder der Gleichgewichtszustand eingetreten ist.

Bei einer größeren Zahl von Meßgeräten ist es nicht möglich, das bewegliche System bei jedem Wert der anzuzeigenden Größe in dieselbe Stellung zu bringen, wie dies z. B. bei Manometern der Fall ist, bei welchen der Druck durch die Deformation einer Membran gemessen wird und somit die Deformation selbst das Maß der zu ermittelnden Größe darstellt. Um bei solchen Meßgeräten eine Fernanzeige auf elektrischem Wege zu ermögliehen, wird der Erfindung gemäß ein zweites bewegliches System vorgesehen, welches von dem Meßgerät beeinflußt und auf dem Wege einer elektrischen Kompensation immer wieder in dieselbe Gleichgewichtsstellung zurückgeführt wird. In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens dargestellt. Z be-

deutet den um die Achse A drehbaren und vor der Skala 5 beweglichen Zeiger des Manometers. Der Zeiger Z wirkt auf eine auf einer zweiten Achse I befestigte Torsionsfeder F ein. Auf der mit dem Zeiger / versehenen Achse J sitzt ferner die Drehspule H eines elektrischen Meßgeräts nach Deprez-d'Arsonval oder nach dem dynamometrischen System u. dgl., die von einer Stromquelle Q gespeist wird.

ίο Zur Regelung des Stromes dient ein in den Spulenstromk-reis eingeschalteter regelbarer Widerstand R und zur Messung des Stromes der Strommesser G.

Die Messung des Druckes kann mit Hilfe dieses Meßgeräts in folgender Weise geschehen: Erfolgt eine Verdrehung des Manometerzeigers Z infolge des im Manometer auftretenden Druckes, so wird durch ihn die Torsionsfeder F um einen gewissen Winkel verdreht und somit auch die Achse I. Hierauf wird der die Drehspule H durchfließende Strom durch Regelung des Widerstandes R so weit erhöht, bis das durch die Drehspule H der Torsionskraft der Spiralfeder F entgegenwirkende Drehmoment so weit gesteigert worden ist, daß der Zeiger / in die durch die Marke M gekennzeichnete Nullstellung geraten ist. Es entspricht sodann jeder Stellung des Manometers, d. h. jedem Werte des. zu messenden Druckes ein ganz bestimmter Erregerstrom der Spule H, so daß aus den Angaben des Strommessers G der Wert des zu messenden Druckes ermittelt werden kann.

Die Einregelung des Stromes zwecks Zurückführung des. Systems in die Nullstellung kann in der vorher geschilderten Weise auch selbsttätig vorgenommen werden, wenn man die Achse B des kompensierenden Systems in der genannten Weise mit einer Kontaktvorrichtung versieht, die zur Einschaltung eines die Regelung des die Spule D durchfließenden Stromes bewirkenden Triebwerkes dient. Eine solche Einrichtung ist in Fig. 4 dargestellt, deren Wirkungsweise ganz ähnlich dem in Fig. 2 dargestellten und vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel ist.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Messung und Fernanzeige beliebiger mechanischer Kräfte, Drehmomente u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß man die zu messende physikalische Größe auf ein bewegliches, unter der Wirkung einer elektrischen oder elektromagnetischen Gegenkraft stehendes System einwirken läßt und, dieses durch Veränderung der elektrischen Gegenkraft in eine bestimmte Nullstellung zurückführt, so daß die Größe der hierzu erforderlichen elektrischen Gegenkraft bzw. der diese bedingenden Faktoren (Stromstärke, Spannung u. dgl.) ein Maß für die zu messende Größe ergibt.

2. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man den beweglichen Teil des zur Messung der mechanischen Kraft dienenden Meßgeräts ein zweites bewegliches System beeinflussen und dieser Wirkung eine elektrische oder elektromagnetische Gegenkraft entgegenwirken läßt, so daß durch Veränderung der letzteren das zweite System stets in eine bestimmte Nullstellung zurückgeführt wird und die Größe der elektrischen Gegenkraft bzw. der diese bedingenden Faktoren ein Maß der zu messenden Größe darstellt.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das jeweilige, in die Nullstellung zurückzuführende System bei Abweichung von der Nullstellung im einen bzw. im anderen» Sinne Kontaktvorrichtungen bewegt werden, wodurch zur Änderung der elektrischen Gegenkraft bzw. der diese 'bestimmenden Faktoren geeignete Triebwerke in Tätigkeit gesetzt werden, zum Zwecke, das System selbsttätig in die Nullstellung zurückzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.