DE3382725T2 - Gerät zum Erhalten eines elektrischen Signals in Verbindung mit der Position einer Quecksilbermasse in Instrumenten. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der US 4,129,852 bekannt. In dieser Vorrichtung ist eine Quecksilbermasse bezüglich einer Widerstandsbeschichtung in Abhängigkeit von einem beweglichen mechanischen Element bewegbar.
• In einer aus der FR 1 363 419 bekannten Vorrichtung erfaßt ein Näherungssensor die Position eines Endes einer Quecksilbermasse derart, daß bei einer Änderung ihrer Position der Näherungssensor ein Signal an einen Verstärker liefert, der einen Stellmotor zur mechanischen Erhöhung oder Absenkung des Näherungssensors ansteuert.
• Zusätzlich ist der Näherungssensor mit einem Abgriff gekoppelt, der mit einem Widerstand in Verbindung steht. Dadurch wird der Widerstandswert abhängig von der Position des Näherungssensors geändert.
• Bekannterweise ist ein induktiver Näherungssensor oder induktiver Näherungsdetektor eine elektrische Vorrichtung, welche bei einem sich nähernden metallischen Gegenstand oder bei Annäherung an einen metallischen Gegenstand ein elektrisches Signal erzeugt. Er weist einen Oszillator zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes auf, das durch sich in dem Feld bewegende metallische Gegenstände aus Eisen oder nicht aus Eisen geändert wird. Der Sensor-Oszillator befindet sich in einem kompakten Kopf, der gewöhnlich zylindrisch ist, jedoch auch andere Formen, wie z. B. Gabelform etc. besitzen kann. Bezüglich der gewöhnlichen zylindrischen Form befindet sich die Oszillatorspule in der Nähe eines der flachen Zylinderenden, welches daher die aktive Stirnseite des Sensors genannt wird, und das davon abgestrahlte elektromagnetische Feld ist bezüglich der Zylinderachse symmetrisch. Die Sensorempfindlichkeit kann als der Abstand definiert werden, bei dem der Sensor ein Signal emittiert, wenn sich ein Standard-Metall auf ihn zu oder von ihm weg bewegt.
• Ein solcher Abstand wird in Richtung der Sensorachse gemessen, wenn diese zylindrisch ist und sich der Gegenstand in Achsenrichtung nähert, oder in einer Richtung im rechten Winkel zu der Achse, wenn sich der Gegenstand senkrecht zur Achse nähert. Nähert sich der Gegenstand schräg, wird der Abstand als die Resultierende der zwei vorstehenden Bewegungen gemessen.
• Eine maßgebende Eigenschaft des Sensors ist der Abstand von der Position, bei der der Sensor das Signal entsprechend der Anwesenheit des Gegenstandes emittiert, wenn sich dieser dem Sensor nähert (Betriebsabstand) und die Position, bei der das Signal abschaltet, wenn sich der Gegenstand vom Sensor weg bewegt (Freigabeabstand).
• Verschiedene Näherungssensoren kleiner Größe sind auf dem Markt erhältlich, deren zylindrische Köpfe Durchmesser in der Größenordnung 5 mm mit einem Wahrnehmungsabstand in der Größenordnung von 1 mm besitzen, wobei das Intervall zwischen dem Betriebsabstand und dem Freigabeabstand in der Größenordnung einiger Zehntel Millimeter liegt.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung mit einer einfachen Konstruktion zu schaffen, welche die Erzeugung elektrischer Signale in Abhängigkeit von der Bewegung eines mechanischen Elementes ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Nachstehend werden zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch die beigefügte Zeichnung erklärt. Es zeigt:
• Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt einer Vorrichtung entsprechend der Erfindung zur Anzeige der Position eines beweglichen mechanischen Elements.
• Das Konzept der Erfindung wird durch die Vorrichtung der Fig. 1 verwirklicht, die eine Einrichtung zur Erzielung eines in Wechselbeziehung mit der Bewegung eines mechanischen Elementes stehenden elektrischen Signals zur Auslösung eines Relais oder eines Schalters, z. B. eines Begrenzungsschalters des beweglichen Elementes ist.
• Die Vorrichtung weist einen feststehenden Block 21 auf, der mit zwei vertikalen Bohrungen 22, 23, versehen ist, welche miteinander an ihren unteren Enden durch eine horizontale Rohrleitung 25 verbunden sind. Die Bohrungen 22, 23 sind teilweise mit Quecksilber M gefüllt, wobei sich die Meniskusse innerhalb der Bohrungen wegen des Prinzips kommunizierender Behälter auf gleichem Niveau befinden.
• Ein Kolben 27 ist unter Einhaltung eines großen Abstandes bzw. Spielraumes in eine (22) der Bohrungen eingesetzt, um auf der Quecksilbermasse zu schwimmen. Die Quecksilber-Meniskusse werden in beiden Bohrungen das gleiche Niveau erreichen. Ein Näherungssensor S ist in der anderen Bohrung 23 mit seiner aktiven Seite FS auf einem höheren Niveau als der Quecksilber-Meniskus in der gleichen Bohrung eingesetzt. Immer wenn der Kolben 27 in Pfeilrichtung F&sub1; durch das mechanische Element - nicht gezeigt - niedergedrückt wird und weiter in das Quecksilber innerhalb der Bohrung 23 eingelassen wird, wird das Quecksilberniveau in der Bohrung 23 ansteigen und sich der aktiven Stirnseite FS des Näherungssensors S nähern und die Abgabe eines Signals von letzterem zur Auslösung beispielsweise eines Relais oder eines Schalters durch Drähte 24 verursachen. Die Wirkung der vorstehenden Vorrichtung kann durch eine kalibrierte, in der Rohrleitung 25 vorgesehene Einengung 26, verzögert werden. Gemäß einer Variante der gleichen Vorrichtung kann der Sensor S dicht in eine Bohrung 23 eingesetzt sein und der Kolben 27 kann flüssigkeitsdicht in der Bohrung 22 verschiebbar gefertigt sein. In einem solchen Fall wird eine Schraubenfeder - nicht gezeigt - um den Kolben zu seiner Rückstellung in seine obere Position gemäß Pfeil F&sub2; vorgesehen, wenn die Absenkkraft auf das bewegliche mechanische Element aufgehoben ist.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signals entsprechend der Bewegung eines beweglichen mechanischen Elementes unter Verwendung der Erfassung der Position einer beweglichen Quecksilbermasse (M), dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (27) mit dem mechanischen Element verbunden und unter Einhaltung eines großen Abstandes bzw. Spielraumes in einen von aufrecht stehenden Schenkeln (22, 23) eines aufrecht stehenden U-förmigen Rohrkanales eingesetzt ist, der in einem Block (21) vorgesehen ist und teilweise mit der darin beweglichen Quecksilbermasse gefüllt ist, wobei der Kolben (27) auf der Quecksilbermasse (M) schwimmt,

und daß zur Feststellung der Position der beweglichen Quecksilbermasse (M) innerhalb des rohrförmigen Kanals ein elektromagnetischer induktiver Näherungssensor (S) vorgesehen ist, wobei der Näherungssensor (S) in den anderen vertikalen Schenkel (23) des rohrförmigen Kanals eingesetzt und auf einem Niveau angeordnet ist, das über dem Niveau der Quecksilbermasse (M) in dem gleichen vertikalen Schenkel (23) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Näherungssensor (S) mit einem Relais oder einem Schalter verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Kanal eine kalibrierte Einengung (26) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Näherungssensor (S) dicht in den entsprechenden vertikalen Schenkel (23) eingesetzt ist.