DE3710558A1 - Traegheitsarme messvorrichtung zur richtungs- und geschwindigkeitsbestimmung von fluiden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine trägheitsarme Richtungs- und Geschwindigkeitsmeßeinrichtung nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.

Die vorgegebene Meßeinrichtung soll einerseits ein geringes Reib- und Trägheitsmoment besitzen, anderer­ seites auch in aggressiven Gasen oder Flüssigkeiten problemlos genaue Meßwerte in einem eingeschränkten Winkelbereich von ±90° über längere Meßintervalle hinweg liefern.

Weiterhin ist es erforderlich, daß bei Messungen, die im Salzwasser stattfinden, keine Einschränkungen durch Verkrusten der Lager oder sonstiger bewegter Teile auftreten.

Winkelmeßeinrichtungen auf Hallsensorbasis sind seit längerem bekannt (Ref. Honeywell Geräteinformation D 311). Auch wurden verschiedentlich Applikationen, die eine Geschwindigkeitsmeßsonde in einer Fahne integriert hatten, gebaut (Ref.: Waterloopkunding Laboratorium Delft Hydraulics Laboratory: VDM (Velocity and Direction Meter)).

Die bislang dem Stand der Technik entsprechenden Ge­ räte besitzen entweder zu große Massen und zu hohe Reibung, oder sie werden mit hohem Aufwand in die momentane Anströmrichtung nachgeführt. Die Übertragung des Geschwindigkeitssignales von der Fahne auf den Rahmen geschieht entweder über Telemetrie oder über Kabel und Schleifer. Der Signalumformer befindet sich dabei immer auf der Fahne, was das Trägheitsmoment zu­ sätzlich erhöht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Winkel- und Geschwindigkeitsmeßsystem mit geringen Reibungs- und Trägheitskräften zu konzipieren, welches auf einfachste Weise Geschwindigkeitssignale von der Fahne auf den Rahmen überträgt, und die es erlaubt, auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen über einem großen Winkelbereich zu messen. Speziell in offenen Gerinnen oder an Booten wird nur ein relativ kleiner Winkelbereich benötigt.

Die Lösung der obengenannten Aufgabe geschieht bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches.

Abb. 1: Mit einer drehbar gelagerten Achse (1), die in einem offenen Rahmen (2) zwischen Spitzen gelagert ist, sind ein Dauermagnet (3) und die Fahnen­ fläche (4) fest verbunden. Ein Geschwindigkeitsmesser (5) ist in die Fahnenfläche integriert und so positio­ niert, daß er exakt mit der Achse (1) fluchtet. Dies bedeutet, daß die vertikale Symmetrieachse des Geschwindigkeitsmessers immer an einem Fixpunkt den Rahmen trifft, gleichgültig in welcher Winkelposition sich die Fahne befindet.

An dieser Stelle kann ein Sensor im Rahmen positioniert werden, der geschwindigkeitsproportionales Signal er­ faßt, wie beispielsweise ein Hallsensor oder ein Schall­ wandler.

Der Winkel kann ebenfalls mit einem Hallsensor erfaßt werden oder in Kompensationsschaltung mit zwei Hall­ sensoren (7, 8), die sich genau gegenüberliegen, er­ faßt werden. Damit läßt sich das Lagerspiel größten­ teils elektronisch eliminieren.

Abb. 2: Sie zeigt eine weitere Ausführung der Fahne mit integrierter Geschwindigkeitsmeßeinrichtung. Bei dieser Ausführungsform mit nach vorne geöffnetem Rahmen läßt sich auch die Interferenz des Rahmens auf die zu messenden Größen verkleinern. Ein weiterer Vor­ teil dieser Anordnung ist eine Vergrößerung des Winkel­ bereiches, sowie eine einfache Auswuchtvorrichtung in Form einer Verstellschranke.

Claims (4)

1. Trägheitsarme Meßvorrichtung zur Richtungs- und Geschwindigkeitsbestimmung von Fluiden, insbesondere zur Driftmessung an Schiffen, dadurch gekennzeichnet, daß an einer, in einem offenen Rahmen, drehbar gelagerten Fahne, die zur Richtungsbestimmung dient, eine Geschwindigkeits­ meßeinrichtung fluchtend mit der Drehachse der Fahne angeordnet ist, so daß eine berührungslose Signalabtastung stationär vom Rahmen aus auch bei ausgelenkter Fahne erfolgen kann.

2. Trägheitsarme Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Geschwindigkeits­ messung ein steingelagertes Miniaturflügel- oder Schaufelrad, vorzugsweise mit ferromagnetischen Flügeln, verwendet wird, um eine Abtastung mit Hall­ sonden zu ermöglichen.

3. Trägheitsarme Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Richtungsmessung an der Fahnenachse, die spitzen- bzw. steingelagert ist, ein Dauermagnet korrosionsgeschützt befestigt ist, der von zwei Hallsonden, die in der Weise elektrisch geschaltet sind, daß sie das Lagerspiel kompen­ sieren, abgetastet wird.

4. Trägheitsarme Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsmesser so in die Form der Fahne integriert ist, daß praktisch keine nennenswerten Interferenzen die Meßgenauigkeit beeinflussen.