DE30134C - Neuerungen an Instrumenten zur Messung von Kräften, insbesondere elektrischen Kräften - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Wenn auf eine Spiralfeder, deren Spirale nur einen kleinen Steigungswinkel hat, axiale Kräfte einwirken, so resultiren aus diesen Wirkungen Verlängerungen bezw. Verkürzungen der Feder, welche sich im wesentlichen als Verschiebungen der Federenden darstellen. Besitzt jedoch der Steigungswinkel der Spirale eine erhebliche Gröfse und beträgt derselbe insbesondere 45 °, so tritt aufser den Verschiebungen der Federenden noch eine Drehbewegung des einen Federendes gegen das andere ein, und zwar ist diese Drehbewegung beträchtlicher bei Spiralfedern aus elliptischem oder rechteckigem Draht als bei. solchen aus rundem Draht.

Die Erfindung besteht in der Ausnutzung dieser Eigenschaft steilgängiger Spiralen, um ein Mittel zur Messung der Intensität von physikalischen Kräften aller Art zu gewinnen, in der Weise, dafs das freie Ende der durch die zu messenden Kräfte beeinflufsten Feder mit einem Zeiger versehen wird, dessen Drehbewegung auf einer passend angebrachten Scala sich darstellt und für den Beschauer durch geeignete Hülfsmittel vergröfsert werden kann. Für die beschriebene Wirkung ist es im wesentlichen gleichgültig, ob die Spirale cylindrisch oder konisch ist oder die Form irgend eines anderen Umdrehungskörpers besitzt; auch ist es gleichgültig, ob die Achse der Spirale in einer geraden Linie oder in einer Curve liegt. Dieser, Umstand erleichtert die Anwendung der beschriebenen Spirale für die mannigfachsten Arten von Mefsinstrumenten. Sie kann unmittelbar bei Federwaagen verwendet werden, wobei das an das Ende der Feder gehängte Gewicht eine rotirende Bewegung des Zeigers an der Scala verursacht. Insbesondere soll aber die Erfindung bei Instrumenten zur Messung elektrischer Kräfte angewendet werden.

Bei Voltmessern, die eine cylindrische Drahtspule von beträchtlicher Länge im Vergleich zum Durchmesser besitzen, äufsert sich die magnetische Wirkung eines die Spule durchfliefsenden Stromes dahin, dafs sie ein dem Innenraum der Spirale zugekehrtes Stück weiches Eisen einzusaugen sucht. Steht dieses Eisenstück in Verbindung mit einer Feder, die wie vorhin beschrieben angeordnet ist, so bieten die Bewegungen des Zeigers an der Feder ein Mafs für die Intensität der Anziehung des weichen Eisens. Hierbei kann das weiche Eisen innerhalb der Messungsfeder liegen oder auch dieselbe röhrenförmig umschliefsen. Auch kann die Feder selbst aus weichem Eisen bestehen und dann die Anordnung eines besonderen Kernes aus diesem Material entbehrlich werden.

Die Fig. 1 bis 4 der beiliegenden Zeichnung veranschaulichen die Anwendung der beschriebenen Messungsfeder bei Mefsinstrumenten für elektrische Kräfte,

Claims (2)

1. In Fig. ι wird der Elektromagnet von einem Hohlkörper gebildet, dessen Theil B B aus weichem Eisen und dessen Theil D JE aus Messing oder einem sonstigen nicht magnetischen Metall besteht. Die den Hohlkörper einschliefsende Aufsenröhre C C und die Kopf- und Sohlplatten XX sind gleichfalls aus weichem Eisen.

   Der Raum FF zwischen B und C ist mit isolirtem Draht in elektrischer Verbindung mit den Klemmen angefüllt, so dafs, wenn ein Strom durch das Instrument gesendet wird, sich ein intensives magnetisches Feld zwischen D und E, den Polen des Elektromagneten, bildet.

   Die beschriebene Messungsfeder ist an einem Ende mit dem Rohrstück AA aus weichem Eisen und mit dem anderen Ende mit dem Rohrstück L L verbunden, welches letztere eine feste Lage im Instrument besitzt. Die Spindel G G, welche das sich bewegende Eisenstück AA trägt, dreht sich frei in den Lagern HH, so dafs die Bewegung, deren A A fähig ist, in einer Drehbewegung und einer Fortschiebung parallel zur Achse besteht. Da der Eisenkörper A A in das intensive magnetische Feld zwischen D E hineinragt, so wird er, sobald der Strom vorhanden ist, energisch angezogen. Die Anziehung verursacht eine geringe Verlängerung der Spiralfeder, welche indefs, wie vorhin gesagt, von einer beträchtlichen Drehung des freien Federendes begleitet ist. Diese wird durch einen Zeiger P markirt, welcher sich über eine Scala bewegt, die auf der cylindrischen Fläche Y oder auf der ebenen Ringfläche Z angebracht sein kann. Der von Z umschlossene Spiegel W W dient zur Sicherung des richtigen Ablesens. Um die Stärke des Instruments abzuändern, ist ein Eisenstück K vorgesehen, dessen Abstand von A A vergröfsert oder verkleinert werden kann; auch läfst sich die Empfindlichkeit des Instruments leicht durch Zufügung oder Fortnahme einiger Drahtwindungen regeln. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, die Theilung der Scala mit einer genauen Anzahl Amperes oder Volts etc. correspondirbar zu rnachen. Schraube M dient zur Arretirung der Spindel, wenn dieselbe sich bis zur gewünschten Maximalentfernung bewegt hat.

   Das beschriebene Instrument ist sowohl als Amperemesser wie als Voltmesser anwendbar, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dafs der erstere aus einem starken Draht gewunden ist und der letztere aus einem sehr feinen Draht, welcher einen Widerstand von verschiedenen Hundert Ohms besitzt.

   Fig. 2 zeigt die Anordnung des adjustirbaren Stückes K als hohler Körper von genügender Weite, um den beweglichen Körper A aufzunehmen.

   Bei Fig. 3 ist anstatt einer Spindel im Innern der Feder für den nämlichen Zweck ein sehr dünnes Messingrohr g g angewendet, welches die Feder umschliefst und gröfsere Widerstandsfähigkeit gegen die biegenden Wirkungen seitlicher Anziehungen besitzt.

   In Fig. 4 stellt F F ein einfaches Solenoid dar. Der angezogene Eisenkern wird hier von der Röhre A A gebildet, welche in das Solenoid auf eine genau festgestellte Länge hineinragt. Die Messungsfeder befindet sich innerhalb dieser Röhre; ihr unteres Ende ist bei G befestigt, und ihr oberes Ende trägt bei g einen Stift zur Führung der Röhre, welcher mit dem Gehäuse des Apparates unter Vermittelung der Glasplatte R starr verbunden ist. Die Röhre besteht aus sehr weichem und sehr dünnem Eisen, so dafs bereits ein sehr kleiner Strom genügt, um ihre magnetische Sättigung zu erzeugen. Infolge dessen bleibt während nahezu der ganzen Bewegung die Ablenkung des Zeigers proportional dem Strom und für den Fall, dafs das Instrument als Voltmesser dient, der Potentialdifferenz zwischen den Endpunkten, deren Messung verlangt wird.

   Fig. 5 zeigt die Anordnung eines Eisenkörpers AA in konischer Form, der sich im. Innern der Spiralfeder befindet. Fig. 6 zeigt die nämliche Anordnung, nur dafs hier der Eisenkörper cylindrisch statt konisch ist.

   Wenn die beschriebene Erfindung bei einem elektrischen Kraftmesser angewendet werden soll, so wird an Stelle des weichen Eisenkör-, pers eine Drahtspirale von beträchtlichem Widerstand angewendet. Wenn nun Ströme die festen und beweglichen Windungen durchfliefsen, so kann die Anziehung, welche das Einsaugen der einen Windung in die andere veranlafst, dem Product der Ströme in den beiden Windungen proportional gemacht werden, so dafs die Ablenkung des Zeigers den Betrag dieses Productes veranschaulicht.

   Patεnt-Anspröche:

   ι . Die Anwendung der steilgängigen Messungsfeder S, um die Anziehung eines Solenoids auf einen Kern aus weichem Eisen oder auf eine andere Drahtspule in die drehende Bewegung eines Zeigers P umzuwandeln, wie in den Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 dargestellt.
2. 2. An dem in Fig. 1 dargestellten Mefsinstrument für elektrische Kräfte die von dem theils magnetischen, theils unmagnetischen Hohlkörper BBDE umgebene Messungs-

   feder S, combinirt mit dem beweglichen Eisenkern A, der Spindel G und dem drehbaren Zeiger P.

   An einem Mefsinstrnment, wie vorhin, die Vertauschung der Spindel G mit einem die Feder S umgebenden Rohr g g nach

   Fig· 3- .

   An dem in Fig. 4 dargestellten Mefsinstrument für elektrische Kräfte die von der eisenkernfreien Spirale FumgebeneMessungsfeder L, eingeschlossen von dem Rohr A aus weichem Eisen und combinirt mit dem drehbaren Zeiger P.

   An dem Mefsinstrument, wie vorhin ·₇ die Vertauschung des Rohres A mit einem im Innern der Feder S angeordneten konischen oder cylindrischen Kern A nach Fig. 5 und 6.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.