DE3703730A1 - Drehmomentkompensierender messumformer - Google Patents
Drehmomentkompensierender messumformerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen drehmomentkompensierenden
Meßumformer mit einem ersten, ein krafterzeugendes Teil
aufweisenden Meßkraftwandler für eine Eingangsgröße,
einem zweiten, ein krafterzeugendes Teil aufweisenden
Meßkraftwandler für eine Ausgangsgröße und einem Ver
gleichshebel, mittels dessen die an ihm ein Drehmoment
erzeugenden Meßkräfte miteinander vergleichbar sind.
Drehmomentkompensierende Meßumformer dieser Art sind
beispielsweise aus der DE-OS 30 17 321 bekannt. Dabei
soll das am Vergleichshebel angreifende Drehmoment,
welches durch eine stromdurchflossene Ringspule in
Verbindung mit einem Permanentmagneten hervorgerufen
wird, möglichst proportional dem Drehmoment zugeordnet
werden, welches ein am Boden eines Federbalges wirken
der Luftdruck erzeugt. In einem rechtwinkligen Koordi
natensystem müßte sich der Zusammenhang zwischen dem
elektrischen Eingangsstrom und dem Ausgangsluftdruck
durch eine im Idealfall gerade Linie durch einen Null
punkt darstellen lassen. In der Realtität weicht die den
Zusammenhang darstellende Linie jedoch von der idealen
Geraden ab. Im folgenden wird die durch die vorgenannte
Linie dargestellte Funktion als Übertragungsfunktion,
ihre Neigung als Übertragungsfaktor und ihre Abweichung
von der idealen linearen Übertragungsfunktion mit kon
stantem Nullpunkt als Übertragungsfehler bezeichnet.
Verschiedene physikalische Einflüsse sind die Ursache
dafür, daß die Übertragungsfunktion lediglich durch
eine Linie darstellbar ist, die sich bis zu ca. 2% des
maximalen Wertes der Ausgangs- bzw. Eingangsgröße von
der idealen Geraden mit konstantem Nullpunkt entfernt.
Ein Teil dieser Übertragungsfehler ist temperaturabhän
gig, wobei hierbei der Übertragungsfaktor in der Regel
mit der Umgebungstemperatur steigt und fällt oder aber
der Nullpunkt sich verschiebt oder aber beide Fehler
gleichzeitig auftreten. Aus der DE-OS 30 17 859 ist es
bereits grundsätzlich bekannt, mit Hilfe z. B. eines
Bimetallstreifens die Temperaturabhängigkeit eines der
artigen temperaturabhängigen Übertragungsfaktor bei
Meßumformern der eingangs genannten Art zu kompensie
ren.
Die Übertragungsfunktion wird aber nicht nur durch die
Umgebungstemperatur beeinflußt, sondern auch durch
unerwünschte Fehlkräfte beim Drehmomentvergleich.
Auch bei konstanter Temperatur treten Übertragungsfeh
ler auf. Man kann zwar einen Umformer so einstellen,
daß sich seine reale Übertragungsfunktion beim klein
sten und beim größten Drehmoment mit der idealen li
nearen Übertragungsfunktion schneidet, in den Zwischen
werten weicht sie jedoch von der Geraden ab, und zwar
in der Regel nur in einer Richtung, nämlich nach oben
oder nach unten.
Eine Ursache für diese temperaturunabhängigen Übertra
gungsfehler ist beispielsweise in dem üblicherweise
verwendeten Federbalg zu suchen. Federbälge (Federroh
re) verhalten sich nicht wie ein reibungsfreier Kolben
in einem Zylinder, sondern ihre wirksame Fläche verän
dert sich mit der Druckbelastung, und zwar abhängig von
der Gestalt der Federbalgwellen. Durch diese Eigen
schaft wird der Übertragungsfaktor druckabhängig. Vor
aussetzung für einen konstanten Übertragungsfaktor ist
jedoch, daß das vom Federrohr am Vergleichshebel er
zeugte Drehmoment proportional dem Luftdruck ist.
Weitere druckabhängige Übertragungsfehler kommen durch
toleranzbedingte Exzentrizitäten des Federbalgbodens
oder des Kraftabgriffes im Federbalgboden gegenüber der
Federbalgachse zustande. Fehler entstehen auch dadurch,
daß der Druck innerhalb der Auslaßdüse - selbst bei den
kleinen Winkeln, um die sich der Vergleichshebel beim
Kompensationsvorgang dreht - nicht streng linear dieser
Winkelbewegung zugeordnet ist. Im Zusammenhang mit der
u. a. durch das Federbalg bedingten Eigensteife der
Anordnung werden daher ausgangs- bzw. eingangsgrößenab
hängige Übertragungsfehler erzeugt; auch Nichtlinerari
täten des Verstärkers führen zu ungeraden Übertragungs
funktionen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßum
former der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem die
temperaturunabhängigen Übertragungsfehler, ggf. in Kom
bination mit temperaturabhängigen Übertragungsfehlern,
mit einfachen Mitteln kompensierbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
mindestens eines der krafterzeugenden Teile der beiden
Meßkraftwandler federnd mit dem Vergleichshebel verbun
den ist.
Dabei kann vorgesehen sein, daß sich bei Vergrößerung
der Meßkraft ein federnd mit dem Vergleichshebel ver
bundenes krafterzeugendes Teil oder beide federnd mit
dem Vergleichshebel verbundenen krafterzeugenden Teile
dem Vergleichshebel auf einer Bahn nähert bzw. nähern,
deren Krümmungsmittelpunkt im wesentlichen auf der
Drehachse des Vergleichshebels liegt.
Auch sieht die Erfindung ggf. vor, daß sich bei Ver
größerung der Meßkraft ein federnd mit dem Vergleichs
hebel verbundenes krafterzeugendes Teil bzw. beide
federnd mit dem Vergleichshebel verbundenen krafterzeu
genden Teile dem Vergleichshebel auf einer Bahn nähert
bzw. nähern, deren Krümmungsmittelpunkt außerhalb der
Drehachse des Vergleichshebels liegt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung schlägt vor,
daß wenigstens eines der krafterzeugenden Teile über
eine im wesentlichen senkrecht zu seiner Bewegungsrich
tung verlaufende und im wesentlichen um eine parallel
zur Drehachse des Vergleichshebels liegende Biegeachse
verbiegbare Biegefederanordnung oder ein Parallelfeder
gelenk mit dem Vergleichshebel verbunden ist.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Steife der Biegefe
deranordnung oder des Parallelfedergelenkes einstellbar
ist, wie durch Beschleifen in der Breite oder dgl.
Auch kann erfindungsgemäß so vorgegangen werden, daß
die Biegefederanordnung oder das Parallelfedergelenk
außerhalb einer die Drehachse des Vergleichshebels
enthaltenden und senkrecht zur Bewegungsrichtung des
krafterzeugenden Teiles liegenden Ebene angeordnet ist.
Die Erfindung schlägt ggf. auch vor, daß die Biegefe
deranordnung bzw. das Parallelfedergelenk bei nicht
linearer Weg/Kraft-Charakteristik eines der krafterzeu
genden Teile an einem senkrecht zu einer die Drehachse
des Vergleichshebels enthaltenden und im wesentlichen
senkrecht zur Bewegungsrichtung des krafterzeugenden
Teiles liegenden Ebene vorstehenden Vorsprung, wie
einem ersten Stehbolzen oder dgl., einerseits und einem
parallel hierzu verlaufenden Ansatz, wie einem zweiten
Stehbolzen oder dergleichen, des krafterzeugenden
Teiles des betreffenden Meßkraftwandlers andererseits
angebracht ist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
daß wenigstens eines der krafterzeugenden Teile über
ein Hebelgestänge plus Feder mit dem Vergleichshebel
verbunden ist, welches einen an dem betreffenden kraft
erzeugenden Teil mit zur Drehachse des Vergleichshebels
paralleler Schwenkachse angelenkten Übertragungshebel
aufweist, mit dessen der Schwenkachse abgewandtem Ende
mit zu der Schwenkachse paralleler Knickachse ein He
belarm gelenkig verbunden ist, der seinerseits über
eine Federanordnung auf den Vergleichshebel einwirkt.
Dabei kann ggf. vorgesehen sein, daß die Steife der
Federanordnung einstellbar ist, wie durch Veränderung
der Federspannung, durch Beschleifen der Breite oder
dgl.
Die Erfindung schlägt auch vor, daß der Abstand des
Angriffpunktes der Federanordnung von der Drehachse des
Vergleichshebels einstellbar ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der
Linearisierung der Abstand der Hebelarmachse von der
Drehachse des Vergleichshebels einstellbar ist.
Auch kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die
Knickachse wahlweise auf der der Drehachse des Ver
gleichshebels zugekehrten und auf der der Drehachse
abgekehrten Seite einer die Schwenkachse und die Hebel
armachse aufweisenden Ebene angeordnet werden kann.
Die Erfindung sieht ggf. auch vor, daß der Hebelarm als
zweiarmiger Hebel und die Federanordnung als einstell
bare Zugfeder ausgebildet ist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung schlägt
vor, daß der Hebelarm des Hebelgestänges
plus Feder zumindest im Bereich seines der Knickachse
abgelegenen Endes als an dem Vergleichshebel angreifen
de Biegefeder ausgebildet ist.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Biegefeder als
Federblech ausgebildet ist.
Schließlich kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein,
daß mindestens eine der Blattfedern zumindest teilweise
aus temperaturkompensierenden Bimetallmaterial besteht.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zu
grunde, daß es gelingt, die beim Stand der Technik
auftretenden temperaturunabhängigen Übertragungsfehler
dadurch auszumerzen, daß man die Meßkraft nicht unmit
telbar auf den drehmomentkompensierende Vergleichshe
bel einwirken läßt, sondern über eine federnde Verbin
dung zwischen Meßkraftwandler und Vergleichshebel, die
dafür sorgt, daß der bzw. die Kraftwandler bei Verände
rung der Eingangs- bzw. Ausgangsgröße einen größeren
Weg durchlaufen als bei starrer Anlenkung an den Ver
gleichshebel. Dieser Ausschlag kann beispielsweise dazu
benutzt werden, mit Hilfe eines Hebelgestänges den
Angriffsradius des betreffenden Meßkraftwandlers der
Eingangs- oder Ausgangsgröße am Vergleichshebel zu
verändern. Selbstverständlich ist es auch denkbar, den
Angriffsradius des Meßkraftwandlers der Eingangsgröße
oder auch beide zu verändern.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Be
schreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der
schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert sind.
Dabei zeigt
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Meßumformers nach der Erfindung im
Längsschnitt senkrecht zur Drehachse des
Vergleichshebels;
Fig. 1a den Meßumformer von Fig. 1 in ausgelenk
ter Stellung des dort vorgesehenen He
belgestänges;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Meßumformers nach der Erfindung in Fig.
1 entsprechender Darstellung und
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines
Meßumformers nach der Erfindung in Fig.
1 und 2 entsprechender Darstellung.
Wie Fig. 1 erkennen läßt, weist der Meßumformer, bei
dem es sich hier ebenso wie bei den weiter unten anhand
von Fig. 2 und 3 noch zu erläuternden Ausführungsbei
spielen um einen elektro-pneumatischen i/p-Meß- bzw.
Stellumformer handelt, einen Vergleichshebel 10 auf,
der mittels eines Kreuzfedergelenks 12 am Grundkörper
14 des betreffenden Gerätes schwingbar gelagert ist. Am
freien Ende des Vergleichshebels 12 ist eine Ringspule
16 befestigt, der durch Leitungen 18, 20 die elektri
schen Impulse eines elektronischen Meßgerätes, z. B.
eines Temperaturmeßgerätes, zugeführt werden. Die Ring
spule 16 taucht in einem entsprechenden Ringspalt 22
eines im Grundkörper 14 angeordneten Permanentmagneten
24. Gegenüber einer am Vergleichshebel 10 vorgesehenen
Prallplatte 26 befindet sich eine Düse 28, die über
eine Leitung 30 und eine Drossel 32 mit der bei Z
eintretenden Zuluft gespeist wird. Das Düse-Prallplat
te-System steuert in bekannter Weise einen an die Lei
tung 30 angeschlossenen Verstärker 34, dessen Aus
trittsleitung 36 über einen Impulsraum 38 zu der den
Ausgangsdruck PA abgebenden Ausgangsdruckleitung 40
führt. Ein in den Impulsraum 38 ragender, mit Boden
versehener Federbalg 42, der das Meßkraftwandler dient,
ist mit dem Vergleichshebel 10 durch einen Übertra
gungshebel 44 verbunden, wodurch das Hebelsystem ausge
wogen wird.
In seinem vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläu
terten Grundaufbau entspricht der Meßumformer gemäß
Fig. 1 einem herkömmlichen Meßumformer, wie er in der
DE-OS 30 17 321 beschrieben ist, auf die zur näheren
Erläuterung der Wirkungsweise insoweit verwiesen wird.
Dasselbe gilt für die Grundform des Meßumformers nach
der Erfindung bei den Ausführungsbeispielen gem. Fig. 2
und 3, wobei lediglich in Fig. 2 noch eine Einrichtung
46 zur Regulierung der Nullstellung des Systems wieder
gegeben ist, die jedoch ebenfalls aus der DE-OS 30 17
321 bekannt und in dieser erläutert ist. Insoweit ent
spricht der Meßumformer nach den Ausführungsbeispielen
gemäß Fig. 1, Fig. 2 und 3 also dem Stand der Technik,
mit Ausnahme allerdings der Art der Verbindung des
Übertragungshebels 44 mit dem Vergleichshebel 10, gem.
Fig. 1 und Fig. 3, auf die weiter unten noch eingegan
gen wird, während bei dem Ausführungsbeispiel von Fig.
2 eine starr mit dem Boden des Federbalges 42 versehene
Balgstange 43 vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß ist nun bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 eine Möglichkeit zur Linearisierung der
realen Übertragungsfunktion, die bereits weiter oben
definiert wurde, mittels eines Justiervorganges in der
Weise, daß sich der Funktionsverlauf einer idealen
Geraden erheblich nähert, vorgesehen, daß das krafter
zeugende Teil für den Meßkraftwandler für die Ausgangs
größe, nämlich für den Federbalg 42, mit dem Ver
gleichshebel 10 federnd verbunden ist, und zwar wie
folgt: Auf dem Vergleichshebel 10 und gegen diesen
verschiebbar ist ein Lagerbock 48 angeordnet. Dieser
Lagerbock trägt ein möglichst reibungsarmes Lager 50,
auf dem ein Hebelarm 52 gelagert ist, dessen Hebelarm
achse somit in dem Lager 50 liegt. Am in der Zeichnung
gesehen oberen Ende des Hebelarmes 52 befindet sich
eine Lagerstelle 54, in die eine Zugfeder 56 eingehängt
ist. Das andere Ende der Zugfeder 56 hängt an einer
Achse, die in einem Federlager 58 angeordnet ist, wel
ches sich gegenüber einem Schlitten 60 in Richtung des
vertikalen Doppelpfeiles gemäß Fig. 1 bewegen und
fixieren läßt. Die Zugfeder 58 kann also mehr oder
weniger vorgespannt werden. Der Schlitten 60 seiner
seits kann gegenüber dem Lagerbock 48 in Richtung des
in Fig. 1 horizontal eingezeichneten Doppelpfeiles
verschoben und fixiert werden. Am in der Zeichnung
gesehen unteren Ende des Hebelarmes 52 ist ein rei
bungsarmes Drehlager 62 zu erkennen, in dem eine Knick
achse einer Gelenkverbindung zwischen dem Hebelarm 52
und dem Übertragungshebel 44 liegt. Der Übertragungshe
bel 44 ist mittels eines reibungsarmen Drehlagers 64
mit dem Federbalgboden des Federbalges 42 verbunden,
wobei also in dem Drehlager 64 eine zu der durch das
Kreuzfedergelenk 12 definierten Drehachse des Ver
gleichshebels 44 liegt, die ihrerseits wiederum parallel
zu der durch das Drehlager 62 definierten Knickachse
zwischen dem Übertragungshebel 44 und dem Hebelarm 52
sowie zu der durch das Lager 50 definierten Hebelarm
achse liegt. Der Lagerbock 48 ist auf dem Vergleichshe
bel 10 und der Schlitten 60 ist auf dem Lagerbock 48 so
eingestellt, daß das Lager 50 um einen geringen Betrag
nach, in der Zeichnung gesehen, links von der Verbin
dungslinie der Achse des Federlagers 58 mit dem Drehla
ger 64 abweicht (durch Mittellinien angedeutet), so daß
bei einer Abwärtsbewegung des in Fig. 1 gesehen rechts
von der Drehachse 12 gelegenen Teiles der Vergleichshe
bel 10 das Drehlager 62 unter Einknicken des durch den
Übertragungshebel 44 und den Hebelarm 52 definierten
Hebelgestänges in die in Fig. 1a gezeigte Auslenkstel
lung bewegt wird.
In der in Fig. 1a gezeigten Stellung des Lagers 50 ist
auch der Übertragungshebel 44 gegen den Uhrzeigersinn
von der Mittellinie weggedreht. Wenn im Impulsraum 38
ein Druck entsteht, nähert sich der Boden des Federbal
ges 42 dem Vergleichshebel 10, denn er ist nur federnd
mit ihm verbunden. Bei dieser Bewegung des Federbalgbo
dens dreht sich der Hebelarm 52 im Uhrzeigersinn, der
Übertragungshebel 44 hingegen entgegengesetzt zum Uhr
zeigersinn. Der Betrag der Drehwinkel hängt von den
geometrischen Maßen der Hebelanordnung ab, ferner auch
von der Vorspannung der Zugfeder 56. Die Bewegung des
Federbalgbodens des Federbalges 42 kommt zur Ruhe, wenn
die Zugfeder 56, die sich beim Ausschlag des Federbalg
bodens verlängern muß, genügend stark gespannt ist.
Jeder Kraft auf dem Federbalgboden des Federbalges 42
bzw. jedem Druck im Impulsraum 38 entspricht eine be
stimmte Längung der Zugfeder 106 und ein bestimmter
Ausschlag des Übertragungshebels 44 bzw. des Hebelarmes
52. Da der Übertragungshebel 44 sich gegen den Uhrzei
gersinn dreht, wird das Drehmoment, welches durch den
Federbalgboden des Federbalges 42 auf den Vergleichshe
bel 10 ausgeübt wird, mit steigendem Druck kleiner,
denn das Drehlager 62 nähert sich der Drehachse des
Vergleichshebels 10, die durch das Kreuzfedergelenk 12
definiert ist.
Selbst wenn der Federbalg 42 eine ausschlagsunabhängige
Wirkfläche hätte, würde sich das von ihm auf den Ver
gleichshebel 10 ausgeübte Drehmoment mit wachsendem
Druck im Impulsraum 38 verkleinern, sofern nicht die
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kompensationsmaßnahmen
vorgesehen wären. Durch Veränderung der Vorspannung der
Zugfeder 56 kann der Faktor, um den sich das auf den
Vergleichshebel 10 ausgeübte Drehmoment verkleinert,
verändert werden. Man verändert die Vorspannung der
Zugfeder 106 oder aber die Außermittigkeit des Lagers
50 oder auch beides solange, bis die von der druckab
hängigen Wirkfläche des Federbalges 42 entstehende
Druckabhängigkeit der Übertragungsfunktion möglichst
weitgehend kompensiert ist.
Wird der Lagerbock 48 gegen den Schlitten 60 und den
Vergleichshebel 10 so verschoben, daß das Lager 50 in
Fig. 1 gesehen rechts von der Verbindungslinie zwischen
dem Federlager 58 und dem Drehlager 64 zu liegen kommt,
so dreht sich bei Druckanstieg im Impulsraum 38 der
Übertragungshebel 44 im Uhrzeigersinn, während sich der
Hebelarm 52 gegen den Uhrzeigersinn dreht. Hierdurch
wird erreicht, daß bei steigendem Ausgangsdruck das
Drehmoment auf dem Vergleichshebel 27 vergrößert wird,
denn der Abstand des Drehlagers 62 von der Drehachse
des Vergleichshebels 10 vergrößert sich. Auch hier kann
die Kompensationswirkung durch die Federvorspannung und
durch die Veränderung der gegenseitigen Anordnung des
Drehlagers 64 und des Lagers 50 solange verändert wer
den, bis eine optimale Kompensation der Wirkflächenän
derung oder andere, die Übertragungsfunktion beeinflus
sende Fehlerursachen erreicht wird. Man kann also mit
der vorstehend beschriebenen Anordnung, wie sie Gegen
stand des Ausführungsbeispieles gem. Fig. 1 ist, reale
Übertragungsfunktionen, welche sich zwar beim niedrig
sten Eingangs- bzw. Ausgangswert und höchsten Eingangs-
bzw. Ausgangswert mit der idealen geraden Übertragungs
funktion schneiden, sonst aber von dieser nach oben
oder unten abweichen, linearisieren.
Mit Hilfe der federnden Verbindung zwischen Meßkraft
wandler und Vergleichshebel 10 können in manchen Fällen
Übertragungsfehler kompensiert werden, ohne daß sich
die Angriffsradien der Meßkräfte am Vergleichshebel 10
ändern müßte. Hierzu ist das Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 geeignet. Dabei ist das krafterzeugende Teil des
Meßkraftwandlers für die Eingangsgröße, nämlich die
Tauch-Ringspule 16, über ein Parallelfedergelenk 66 mit
dem Vergleichshebel 10 verbunden. Das Parallelfederge
lenk 66 ist dabei einerseits an einem Ansatz 68 der
Ringspule 16 und andererseits an einem Vorsprung 70 des
Vergleichshebels 10 befestigt. Infolge dieser Anordnung
wird bei Ausschlag der Ringspule 16 der Angriffsradius
der Meßkraft bezüglich des Vergleichshebel 10 kaum
verändert. Da die Feldstärke des Magnetfeldes, welches
die Ringspule 16 durchflutet, von der geometrischen
Lage der Ringspule 16 in bezug auf den Permanentmagne
ten 24 abhängt und die Meßkraft proportional der Feld
stärke ist, kann man die Anfangsstellung der Ringspule
16 im Ringspalt 22 so einstellen, daß die Kraft, welche
die Ringspule 16 bei ihrem Ausschlag auf dem Ver
gleichshebel 10 ausübt, mit diesem Ausschlag zunimmt
oder abnimmt.
Ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel der Erfin
dung ist in Fig. 3 wiedergegeben. Hier ist auf dem
Vergleichshebel 10 wiederum in Richtung des horizontal
gezeichneten Doppelpfeiles hin- und herbeweglich der
Lagerbock 48 angeordnet. An dem Lagerbock 48 ist ein
Justierblech 72 durch Schweißung befestigt, welches an
seinem in der Zeichnung links gezeigten Ende einen
senkrecht nach oben zeigenden Schenkel 74 trägt. Auf
dem Schenkel 74 ist ein Federblech 76 durch Punkt
schweißung befestigt, welches an seinem in der Zeich
nung gesehen unteren Ende über das auch hier vorgese
hene Lager 62 gelenkig mit dem Übertragungshebel 4
verbunden ist. Der Übertragungshebel 44 wiederum ist
mittels des reibungsarmen, z. B. federgelenkartig ausge
bildeten Drehlagers 64 am Federbalgboden des Federbal
ges 42 gelagert. Das Federblech 76 verkörpert bei die
sem Ausführungsbeispiel zugleich den Hebelarm 52 des
Ausführungsbeispieles von Fig. 1, ebenso wie die dort
vorgesehene Zugfeder 56 bei dem Ausführungsbeispiel von
Fig. 3 in das Federblech 76 integriert ist. Wenn die
Mittellinie des Federbleches 76 und die Längsmittel
achse des Übertragungshebels 44 eine senkrecht nach
oben zeigende gerade Linie bilden, dann verhält sich
die Anordnung nahezu wie die Anordnung nach dem Stand
der Technik mit starrer Verbindung zwischen dem Feder
rohrboden des Federbalges 42 und dem Vergleichshebel
10. Verkleinert man jedoch durch Biegung des Federble
ches 76 den Winkel zwischen dem Schenkel 74 und dem
angebogenen Schenkel des Justierbleches 72 und/oder
verschiebt man gleichzeitig den Lagerbock 48 auf dem
Vergleichshebel 10, so wird bei steigendem Luftdruck im
Impulsraum 38 das Federblech 76 dergestalt gebogen, daß
der Angriffsradius der Druckkraft im Impulsraum 38 am
Vergleichshebel 27 kleiner wird (durch Mittellinien
angedeutet).
Welchen Betrag diese Verkleinerung hat, hängt davon ab,
wie steif das Federblech 76 ist, wie stark der Schenkel
74 gegenüber dem angebogenen Schenkel des Justier
bleches 72 verbogen ist und um welchen Betrag der
Lagerbock 48 gegen den Vergleichshebel 10 verschoben
wird. Stellt man mit einer Biegezange zwischen dem
Schenkel 84 und dem angeschweißten Schenkel des Ju
stierbleches 72 einen stumpfen Winkel ein, so nimmt der
Angriffsradius der Meßkraft am Vergleichshebel 10 mit
dem Druck in dem Impulsraum 38 zu.
Ganz besonders vorteilhaft ist das in Fig. 3 gezeigte
Ausführungsbeispiel in der hier beschriebenen Form,
wobei nämlich das Federblech 76 nicht aus einem einfa
chen Federband besteht, sondern aus einem Bimetall
streifen. Hierdurch läßt sich mit der Linearisierungs
justierung gleichzeitig eine Justierung der Tempera
turabhängigkeit des Übertragungsfaktors erzielen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung
sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfin
dung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kom
binationen für die Verwirklichung der Erfindung in ih
ren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
- Bezugszeichenliste
10 Vergleichshebel
12 Kreuzfedergelenk
14 Grundkörper
16 Ringspule
18 Leitung
20 Leitung
22 Ringspalt
24 Permanentmagnet
26 Prallplatte
2 8 Düse
30 Leitung
32 Drossel
34 Verstärker
36 Austrittsleitung
38 Impulsraum
40 Ausgangsdruckleitung
42 Federbalg
43 Balgstange
44 Übertragungshebel
46 Einrichtung
48 Lagerbock
50 Lagerbock
52 Hebelarm
54 Lagerstelle
56 Zugfeder
58 Federlager
60 Schlitten
62 Drehlager
64 Drehlager
66 Parallelfedergelenk
68 Ansatz
70 Vorsprung
72 Justierblech
74 Schenkel
76 Federblech
Claims (16)
1. Drehmomentkompensierender Meßumformer, mit einem
ersten, ein krafterzeugendes Teil aufweisenden Meß
kraftwandler für eine Eingangsgröße, einem zweiten, ein
krafterzeugendes Teil aufweisenden Meßkraftwandler für
eine Ausgangsgröße und einem Vergleichshebel, mittels
dessen die an ihm ein Drehmoment erzeugenden Meßkräfte
miteinander vergleichbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eines der krafterzeugenden Teile (16,
42) der beiden Meßkraftwandler federnd mit dem Ver
gleichshebel (10) verbunden ist.
2. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß sich bei Vergrößerung der Meßkraft ein federnd
mit dem Vergleichshebel (10) verbundenes krafterzeugen
des Teil oder beide federnd mit dem Vergleichshebel
(10) verbundenen krafterzeugenden Teile (16, 42) dem
Vergleichshebel (10) auf einer Bahn nähert bzw. nähern,
deren Krümmungsmittelpunkt im wesentlichen auf der
Drehachse (12) des Vergleichshebels (10) liegt.
3. Meßumformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich bei Vergrößerung der Meßkraft
ein federnd mit dem Vergleichshebel (10) verbundenes
krafterzeugendes Teil bzw. beide federnd mit dem Ver
gleichshebel (10) verbundenen krafterzeugenden Teile
(16, 42) dem Vergleichshebel (10) auf einer Bahn nä
hert bzw. nähern, deren Krümmungsmittelpunkt außerhalb
der Drehachse (12) des Vergleichshebels (10) liegt.
4. Meßumformer nach einem der vorangehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines (16)
der krafterzeugenden Teile (16, 42) über eine im we
sentlichen senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung ver
laufende und im wesentlichen um eine parallel zur Dreh
achse (12) des Vergleichshebels liegende Biegeachse
verbiegbare Biegefederanordnung oder ein Parallelfeder
gelenk (66) mit dem Vergleichshebel (10) verbunden ist.
5. Meßumformer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Steife der Biegefederanordnung oder des
Parallelfedergelenkes (66) einstellbar ist, wie durch
Beschleifen in der Breite oder dgl.
6. Meßumformer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Biegefederanordnung oder das
Parallelfedergelenk (66) außerhalb einer die Drehachse
(12) des Vergleichshebels (10) enthaltenden und senk
recht zur Bewegungsrichtung des krafterzeugenden Teiles
(16) liegenden Ebene angeordnet ist.
7. Meßumformer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Biegefederanordnung bzw. das Parallelfe
dergelenk (66) bei nicht-linearer Weg/Kraft-Charakte
ristik eines (16) der krafterzeugenden Teile (16, 44)
an einem senkrecht zu einer die Drehachse (12) des Ver
gleichshebels (10) enthaltenden und im wesentlichen
senkrecht zur Bewegungsrichtung des krafterzeugenden
Teiles (16) liegenden Ebene vorstehenden Vorsprung
(70), wie einem ersten Stehbolzen oder dgl., einerseits
und einem parallel hierzu verlaufenden Ansatz (68), wie
einem zweiten Stehbolzen oder dergleichen, des krafter
zeugenden Teiles (16) des betreffenden Meßkraftwandlers
andererseits angebracht ist.
8. Meßumformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß wenigstens eines (42) der krafterzeu
genden Teile (16, 42) über ein Hebelgestänge plus Feder
(44, 52, 76) mit dem Vergleichshebel (10) verbunden
ist, welches einen an dem betreffenden krafterzeugenden
Teil mit zur Drehachse (12) des Vergleichshebels (10)
paralleler Schwenkachse (64) angelenkten Übertragungs
hebel (44) aufweist, mit dessen der Schwenkachse (64)
abgewandtem Ende mit zu der Schwenkachse (64) paralle
ler Knickachse (62) ein Hebelarm (52, 76) gelenkig
verbunden ist, der seinerseits über eine Federanordnung
(56, 76) auf den Vergleichshebel (10) einwirkt.
9. Meßumformer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß die Steife der Federanordnung (52 plus 56; 76)
einstellbar ist, wie durch Veränderung der Federspan
nung (56) durch Beschleifen der Breite (76) oder dgl.
10. Meßumformer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Abstand des Angriffspunktes der
Federanordnung (52 plus 56; 76) von der Drehachse (12)
des Vergleichshebels (10) einstellbar ist.
11. Meßumformer nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Line
arisierung der Abstand der Hebelarmachse (50) von der
Drehachse (12) des Vergleichshebels (10) einstellbar
ist.
12. Meßumformer nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Knickachse (62) wahl
weise auf der der Drehachse (12) des Vergleichshebels
(10) zugekehrten und auf der der Drehachse (12) abge
kehrten Seite einer die Schwenkachse (64) und die He
belarmachse (50) aufweisenden Ebene angeordnet werden
kann.
13. Meßumformer nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (52) als
zweiarmiger Hebel und die Federanordnung als einstell
bare Zugfeder (56) ausgebildet ist.
14. Meßumformer nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm des Hebelge
stänges plus Feder zumindest im Bereich seines der
Knickachse (62) abgelegenen Endes als an dem Ver
gleichshebel (10) angreifende Biegefeder (76) ausgebil
det ist.
15. Meßumformer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich
net, daß die Biegefeder als Federblech (76) ausgebildet
ist.
16. Meßumformer nach einem der Ansprüche 4 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Blatt
federn (56, 66, 76) zumindest teilweise aus temperatur
kompensierendem Bimetallmaterial besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873703730 DE3703730A1 (de) | 1987-02-07 | 1987-02-07 | Drehmomentkompensierender messumformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873703730 DE3703730A1 (de) | 1987-02-07 | 1987-02-07 | Drehmomentkompensierender messumformer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3703730A1 true DE3703730A1 (de) | 1988-08-18 |
DE3703730C2 DE3703730C2 (de) | 1989-05-03 |
Family
ID=6320438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873703730 Granted DE3703730A1 (de) | 1987-02-07 | 1987-02-07 | Drehmomentkompensierender messumformer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3703730A1 (de) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT107533B (de) * | 1924-11-24 | 1927-10-10 | Schaeffer & Budenberg Gmbh | Schwingungsdämpfer für Manometer und ähnliche Meßgeräte. |
DE2440228A1 (de) * | 1974-08-22 | 1976-03-04 | Eckardt Ag J | Messwertumformer |
DE2644330A1 (de) * | 1976-10-01 | 1978-04-06 | Samson Ag | Messumformer, insbesondere fluidischer messumformer |
DE3017321A1 (de) * | 1980-05-06 | 1981-11-12 | Samson Ag, 6000 Frankfurt | Daempfungsvorrichtung fuer mess- und regelgeraete o.dgl. |
DE3143061A1 (de) * | 1981-10-30 | 1983-05-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | "verfahren zum ausgleich der toleranzen bei der herstellung von ueberdruckmessgeraeten mit elastischem messglied" |
-
1987
- 1987-02-07 DE DE19873703730 patent/DE3703730A1/de active Granted
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT107533B (de) * | 1924-11-24 | 1927-10-10 | Schaeffer & Budenberg Gmbh | Schwingungsdämpfer für Manometer und ähnliche Meßgeräte. |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3703730C2 (de) | 1989-05-03 |
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