DE3017859A1

DE3017859A1 - Vorrichtung zur kompensation von temperaturbedingten messfehlern in messgeraeten o.dgl.

Info

Publication number: DE3017859A1
Application number: DE19803017859
Authority: DE
Inventors: Lothar 6082 Mörfelden Kemmler
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 1980-05-09
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1981-11-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kom-
pensation von temperaturbedingten Meßfehlern in Meßgeräten od.dgl., bei denen eine temperaturabhängige Kraft, insbesondere eine Magnetkraft, auf einen diese Kraft übertragenden Hebelarm od.dgl. wirkt.
Meßgeräte dieser Art arbeiten vielfach nach dem Prinzip des Kraftvergleiches, wobei die von einem temperaturabhängigen Krafterzeuger ausgehenden Kraftimpulse über einen Hebel oder Waagebalken in eine andere Kraft, z.B. in entsprechende pneumatische Druckkraftimpulse umgewandelt werden. So wird beispielsweise bei einem elektropneumatischen i/p-Meß- und Stellumformer eine Magnetkraft in einen pneumatischen Druck umgeformt. Ein Magnet hat jedoch die Eigenschaft, daß bei gleichem Strom seine Kraft in Abhängigkeit von der Temperatur um etwa 0,4 % pro 100 C nachläßt. Dieser Einfluß würde sich ohne besondere Maßnahmen als Temperaturfehler des Gerätes bemerkbar machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe solche temperaturbedingte Meßfehler auf einfache und wirksame Art ausjeglichen werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemEs prinzipiell dadurch gelöst, das die wirksame Länge des Hebelarmes od,dgl., an dem die temperaturabhängige Kraft, insbesondere die Magnetkraft angreift, im umgekehrten Verhältnis zu der durch eine bestimmte Temperatur bedingten Anderung der Größe dieser Kraft unter dem Einfluß der gleichen Temperatur veränderbar ist. Wenn also z.B.
bei einem Nachlassen der Magnetkraft der Hebelarm, an dem diese Kraft wirkt, im gleichen Maße temperaturabgängig vergrößert wird, so bleibt das jeweilige Produkt Kraft mal Hebelarm unabhängig von der die Vorrichtung bzw. das Gerät beeinflussenden Temperatur, d.h. der TemperatureinfluA ist kompensiert.
Praktisch kann eine nach diesem Prinzip arbeitende Kompensationsvorrichtung auf verschiedene Weise ausgeführt werden.
Eine einfache und vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß die Längenänderung des wirksamen Hebelarmes durch ein Hebelsystem mit mindestens zwei zusammenarbeitenden Hebeln aus unterschiedlichen, verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten aufwefflsenden Werkstoffen bewirkt wird. Zu diesem Zweckann ein solches Hebelsystem erfindungsgemEB aus einem längeren, um eine Achse drehbaren Hebel mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten und einem kürzeren-Hebel mit kleinerem Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, wobei sich der kürzere Hebel parallel-zu dem längeren HebeL erstreckt und an seinem von der Drehachse ferneren Ende mit dem freien Ende des längeren Hebels verbunden ist, während die temperaturabhängige Kraft an dem freien, der Drehachse näheren Ende des kürzeren.Hebels angreift.
Gei9äß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Längenänderung des wirksamen Hebelarmes durch ein Bimetallelement bewirkt, dessen festes Ende mit einem um eine Achse drehbaren Hebel verbunden ist und an dessen freiem, sich von der Drehachse entsprechend den Temperaturänderungen um einen mehr oder weniger weiten Längenabstand entfernenden Ende die temperaturabhängige Kraft angreift.
In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei den vorstehend angerührten Ausführungsformen entsprechenden Beispielen veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt schematisch im Längsschnitt eine Kompensationsvorrichtung mS Hebeln aus verschiedenen Materialien, Fi. 2 zeigt schematisch eine Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 1, und.
Fig. 3 zeigt schematisch im Längsschnitt eine Kompensatlonsvorrichtung mit Bimetallwirkung.
Die in Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellte Kompensationsvorrichtung hat ein Hebelsystem, welches aus einem längeren Hebel 1 und einem kürzeren Hebel 2 besteht.
Der längere Hebel 1 ist um eine Achse oder ein Gelenk 3 drehbar gelagert. Der kürzere Hebel 2 erstreckt sich parallel zum längeren Hebel 1 z.B. innerhalb einer Aussparung 4 desselben und ist an seinem von der Drehachse 3 weiter entfernten Ende 5 mit dem rreien Ende 6 des längeren Hebels 1 fest verbunden. Das freie, der Drehachse 3 benachbarte Ende 7 des kürzeren Hebels 2 liegt im Längenabstand a von der Drehachse 3. An diesem Endpunkt 7 wirkt die Kraft M eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Magneten. Der Längenabstand a bildet somit den wirksamen Hebelarm des Magneten zum Drehpunkt 3.
Erfindungsgemäß sind nun die Materialien oder Stoffe der Hebel 1 und 2derart gewählt, daß der Hebel 1 einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizinten hat als der Hebel 2+Dnn wird sich mit steigender Temperatur der Hebelarm a vergrößern. Beispielsweise ist dies möglich, wenn man den Hebel 2 aus Invar bzw. Invarstahl-und den Hebel 1 au normalem, nichtrostenden Stahl herstellt. Durch die Länge der Hebel 1 und 2 kann die Größe der Hebelarmänderung beeinflußt werden. Sorgt man dafür, daß die Hebelarmvergrößerung in Abhängigkeit von der Temperatur gleichgroß ist wie das oben beschriebene Nachlassen der Magnetkraft, ist das Produkt Kraft mal Hebelarm temperaturunabhängig. Somit ist der Temperatureinfluß kompensiert.
Die in Fig. 3 dargestellte Kompensationsvorrichtung beruht auf dem gleichen, grundsätzlichen Erfindungsgedanken.
Hierbei ist an einem um einen Drehpunkt 8 drehbaren Hebel 9 über ein Joch 10 ein Bimetallelement oder Bimetallstreifen 11 befestigt, das bzw. der mit seinem freien Ende 12 durch eine Öffnung (13) des Hebels 9 ragt. An dem Endpunkt 12des Bimetallelementes 15 wirkt die Magnetkraft M. Das Blmetallelement ist so angeordnet und dimensioniert, daß sich bei steigender Temperatur der Abstand des KraftangrirSpunktes 12 zum Drehpunkt 8 in dem Maße vergrößert, wie die Magnetkraft nachläßt. Auch in diesem Fall wird eine vollkommene Temperaturkorrektur erreicht.
Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Ausführungsformen, sondern sie umfaßt auch alle Varianten im Rahmen der wesentlichen Erfindungsmerkmale. Bei der temperaturabhängigen Kraft handelt es sich im allgemeinen um eine Magnetkraft, jedoch wäre auch eine andere, sich unter Temperatureinfluß ändernde Kraftwirkung denkbar.
Schließlich umfaßt der Schutzumfang der Erfindung auch Geräte wie z.B, den eingangs genannten Meß- und Stellumformer, welcher mit einer Kompensationsvorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet sind.
Leerseite

Claims

V o r r i c h t u n g z u r K o m p en s a t i o n von t emper aturb ed ingt en M e ß f e h 1 e r n i n M e B g e r ä t e n od.dgl.

Patentansprüche Vorrichtung zur Kompensation von temperaturbedingten Meßfehlern in Meßgeräten od.dgl., bei denen eine temperaturabhängige Kraft, insbesondere eine Magnetkraft, auf einen diese Kraft übertragenden Hebelarm odOdg10 wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge (a) des Hebelarmes od.dgl., an dem die temperaturabhängige Kraft, insbesondere die Magnetkraft (M) angreift, im umgekehrten Verhältnis zu der durch eine bestimmte Temperatur bedingten änderung der Größe dieser Kraft unter dem Einfluß der gleichen Temperatur veränderbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenänderung des wirksamen Hebelarmes (a) durch ein Hebelsystem mit mindestens zwei zusammenarbeitenden Hebeln aus unterschiedlichen, verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisenden Werk$.toffen bewirkt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelsystem aus einem längeren, um eine Achse (3) drehbaren Hebel (1) mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten und einem kürzeren Hebel (2) mit kleinerem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, der sich parallel zu dem längeren Hebel (1)- erstreckt und an seinem von der Drehachse (3) rerneren Ende (5) mit dem freien Ende (6) des längeren Hebels (1) verbunden ist, während die temperaturabhängige Kraft (M) an dem freien, der Drehachse .(3) nkheren Ende (7) des kürzeren Hebels (2) angreift.
4 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenänderung des wirksamen Hebelarmes (a) durch ein Bimetallelement 911) bewirkt wird, dessen festes Ende (12) mit einem um eine Achse (8) drehbaren Hebel (9) verbunden ist und an dessen freien, sich von der Drehachse (8) entsprechend den Temperaturänderungen um einen mehr oder weniger weiten Längenabstand (a) entfernenden Ende (12) die temperaturabhängige Kraft (M) angreift 5 Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (11) durch ein Joch (10) odOdgl.

ist mit dem Hebel (9) verbunde und mit seinem freien Ende (12) durch eine Offnung (13) des Hebels (9) ragt.