DE3843580A1 - Messwerk mit gekreuzten drehspulen - Google Patents

Description

Die vorliegende Neuerung betrifft ein Meßwerk mit gekreuzten Drehspulen, insbesondere vom Typ mit durchgehender Achse, das zur Messung und Anzeige einer elektrischen Größe, wie zum Beispiel einer Spannung oder Stromstärke, an einen Stromkreis angeschlossen werden kann.

Meßwerke des oben genannten Typs sind bekannt, welche im wesentlichen zwei übereinander gewickelte Spulen mit zueinander rechtwinklig stehenden Achsen, einen im Innern dieser Spulen untergebrachten Dauermagneten, eine Welle, deren Achse rechtwinklig zu den Spulenachsen steht, die fest mit dem Dauermagneten verbunden ist und sich mit diesem aufgrund der Interaktion zwischen den von den Spulen und vom Dauermagneten generierten elektrischen Feldern drehen kann, einen fest mit der Welle verbundenen Zeiger und eine Rückholfeder umfassen. Die Meßwerke der beschriebenen Bauweise besitzen im allgemeinen keine Dämpfungselemente; der Magnet, die Welle und die Rückholfeder stellen ein "Masse-Feder-System" dar, das die Tendenz hat, um seine Gleichgewichtsstellungen zu pendeln, woraus sich offensichtliche Nachteile beim Ablesen der ermittelten Größe ergeben.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist die Schaffung eines Meßwerks, bei dem der Nachteil im Zusammenhang mit den herkömmlichen und oben spezifizierten Meßwerken nicht mehr auftritt.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß durch ein Meßwerk mit gekreuzten Drehspulen gelöst, das ein zentrales hohles Gehäuse, zwei auf dieses zentrale Gehäuse gewickelte Spulen, deren Achsen rechtwinklig zueinander stehen und die an einen Stromkreis angeschlossen werden können, dessen elektrische Größe gemessen werden soll, einen in einem Hohlraum dieses zentralen Gehäuses untergebrachten Dauermagneten, eine drehfest mit diesem Dauermagneten verbundene Welle, deren Achse rechtwinklig zu den Achsen der Spulen verläuft und die im zentralen Gehäuse gelagert ist, und einen fest mit der Welle verbundenen Zeiger umfaßt, wobei dieses Meßwerk dadurch gekennzeichnet ist, daß es Teile zur viskosischen Dämpfung, die zumindest in einem Teil des Innenraums enthalten sind, und fest mit dem Dauermagneten verbundene und zumindest zum Teil in diese Teile zur viskosischen Dämpfung eintauchende Exzenterteile umfaßt.

Weitere Merkmale und damit verbundene Vorteile der vorliegenden Neuerung gehen ausführlicher aus der Beschreibung eines bevorzugten, jedoch nicht exklusiven Ausführungsbeispiels hervor, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines neuerungsgemäßen Meßwerks mit gekreuzten Drehspulen;

Fig. 2 ein Schnittbild gemäß II-II aus Fig. 1;

Fig. 3 und 4 längs- bzw. quergeschnittene Vergrößerungen einiger Teile des Meßwerks aus Fig. 1 in zerlegtem Zustand;

Fig. 5 eine vergrößerte Einzelansicht aus Fig. 4, und

Fig. 6 eine vergrößerte Einzelansicht aus Fig. 5.

Mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 ist mit 1 insgesamt ein Meßwerk mit gekreuzten Drehspulen bezeichnet. Das Meßwerk 1 umfaßt in herkömmlicher Weise einen Rahmen 2, der vorzugsweise aus Kunststoff gepreßt ist. Der Rahmen 2 umfaßt ein außen vierkantiges zentrales Gehäuse 3, das eine zylindrische Innenkammer 4 definiert, und vier Stützen 5, die von den Ecken des zentralen Gehäuses 3 ausgehen und jeweils Zapfen 6 aus leitendem Material einschließen; diese Zapfen 6 haben zumindest teilweise ein Gewinde und dienen zur mechanischen Verbindung des Meßwerks 1 an nicht dargestellte Halterungen sowie zum Anschluß an einen ebenfalls nicht dargestellten, weil nicht zur Neuerung gehörenden Stromkreis.

Von der Mitte einer Bodenwand 7 des zentralen Gehäuses 3 führt ein im wesentlichen halbkugelförmiger Vorsprung 8 aus der Kammer 4 hinaus, der einen Hohlraum 9 definiert, dessen Boden ein halbkugelförmiges Profil aufweist (Fig. 2, 3 und 6), in dem eine Kugel 10 untergebracht ist; von der Bodenwand 7 geht darüber hinaus ins Innere der Kammer 4 ein ringförmiger Vorsprung 13, der in seinem Inneren in der Mitte eine im wesentlichen zylindrische Wanne 14 definiert, die mit dem Hohlraum 9 in Verbindung steht.

Das zentrale Gehäuse 3 ist oben durch einen Deckel 15 abgeschlossen, der in der Mitte mit einem rohrförmigen Fortsatz 16 versehen ist, der aus der Kammer 4 herausführt. Im Inneren der Kammer 4 ist ein im wesentlichen scheibenförmiger Dauermagnet 17 mit zwei gegenüberliegenden geraden Flächen 23 untergebracht, der fest mit einer auf die Welle 19 aufgepreßten Kunststoffnabe 18 verbunden ist; die Welle 19 sitzt mit ihrem unteren Ende im Hohlraum 9 und liegt frontal auf der Kugel 10 auf; außerdem ist sie in radialer Richtung durch einen oberen Führungsabschnitt 20 des rohrförmigen Fortsatzes 16 abgestützt. Die Drehung der Welle 19 wird durch radiale Rippen 21 des zentralen Gehäuses 3 und durch einen damit zusammenwirkenden entsprechenden Vorsprung 22 der Nabe 18 begrenzt. Am oberen Ende 24 der Welle 19, das aus dem zentralen Gehäuse 3 herausragt, ist ein nicht dargestellter Zeiger, der auf einer ebenfalls nicht dargestellten Meßskala läuft, sowie eine Spiralrückholfeder 25, die an einer der Stützen 5 des Rahmens 2 befestigt ist, angebracht.

Auf das zentrale Gehäuse 3 sind innen bzw. außen zwei Spulen 26, 27 aus lackiertem Kupferdraht gewickelt, deren Achsen rechtwinklig zueinander und zur Achse der Welle 19 stehen. Die Enden dieser Spulen 26, 27 sind elektrisch an einen entsprechenden Leiterzapfen 6 angeschlossen.

Neuerungsgemäß (Fig. 5 und 6) ist die Wanne 14 mit pastösem Silikon 28 mit geeigneter Konsistenz und Viskosität gefüllt; von der Nabe 18 gehen in axialer Richtung zwei kegelstumpfförmige, exzentrisch angeordnete und der Welle 19 diametral gegenüberliegende Stifte 29 aus; die Abstände a, b zwischen den Achsen der Stifte 29 und der Achse der Welle 19 sind in angemessener Weise unterschiedlich.

Die Funktion des Meßwerks wird im folgenden beschrieben.

Die Zapfen 6 sind im Betrieb über herkömmliche und nicht dargestellte Steckverbindungen an einen Stromkreis angeschlossen, dessen Stromstärke oder Spannung gemessen werden soll, weshalb das Meßwerk 1 ein Voltmeter oder ein Amperemeter darstellt; insbesondere kann dieser Strom oder diese Spannung durch einen Wandler aus einer physikalischen Größe (zum Beispiel einem Druck, einer Temperatur, einer Drehzahl, einem Flüssigkeitsstand) generiert werden, weshalb das Meßwerk 1 für diesen Fall so eingestellt ist, daß diese physikalische Größe angezeigt wird und deshalb ein Manometer, ein Thermometer, einen Drehzahlmesser, einen Flüssigkeitsstandsanzeiger, und so fort darstellt.

Die Spulen 26, 27 erzeugen jeweils elektromagnetische Felder, die in bekannter Weise mit dem vom Dauermagneten 17 generierten Magnetfeld interagieren; diese Interaktion ergibt unter mechanischem Gesichtspunkt im wesentlichen ein den Dauermagneten 17 beaufschlagendes Moment, das eine Drehung der Welle 19 entgegen der Kraft der Rückholfeder 25 erzeugt. Zum Ausgleich der auftretenden Kräfte geht der fest mit der Welle 19 verbundene Zeiger also in die entsprechende Position und zeigt auf der Skala den Wert der gemessenen Größe an.

Die Erreichung dieser Gleichgewichtsposition ohne ein wesentliches Pendeln um diese Position herum wird durch die vom Silikon 28 erzeugten und auf die Stifte 29 wirkenden Dämpfungskräfte viskoser Art erreicht. Die Position dieser Stifte 29 mit anderer Exzentrizität gegenüber der Drehachse verhindert eine ungleiche Verteilung des Silikons 28 und insbesondere die Bildung einer "Rinne" im Silikon selbst, in welcher die beiden Stifte 29 laufen würden, ohne auf wesentliche viskose Widerstände zu treffen.

Aus einer Untersuchung der Merkmale des Meßwerks 1 gehen die Vorteile hervor, die mit diesem Meßwerk erzielt werden können. Insbesondere ermöglicht das Silikon 28 eine wirkungsvolle Dämpfung der Zeigerschwingungen; darüber hinaus ermöglicht die Stellung der mit dem Zeiger zusammenwirkenden Stifte 29, wie schon gesagt, eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Silikons und somit eine Gleichmäßigkeit der Leistungen bei der Verwendung des Meßwerks.

Selbstverständlich kann das beschriebene Meßwerk 1 im Rahmen des Schutzumfangs durch Varianten und Änderungen an einsatzspezifische Erfordernisse angepaßt werden. Insbesondere können die Form, die Anzahl und Anordnung der Stifte 29 variiert werden; die Art der verwendeten Dämpfungsflüssigkeit kann geändert werden; die Dämpfungsflüssigkeit kann darüber hinaus auch zumindest teilweise die Kämmer 4 einnehmen; schließlich kann die Form des Rahmens 2, des Magneten 17, der elektrische Anschluß der Spulen 26, 27 und jedes andere Bauteil, das nicht Teil der Neuerung ist, verändert werden.

Claims (8)

1. Meßwerk mit gekreuzten Drehspulen, das ein zentrales hohles Gehäuse, zwei auf dieses zentrale Gehäuse gewickelte Spulen, deren Achsen rechtwinklig zueinander stehen und die an einen Stromkreis angeschlossen werden können, dessen elektrische Größe gemessen werden soll, einen in einem Hohlraum dieses zentralen Gehäuses untergebrachten Dauermagneten, eine drehfest mit diesem Dauermagneten verbundene Welle, deren Achse rechtwinklig zu den Achsen der Spulen verläuft und die im zentralen Gehäuse gelagert ist, und einen fest mit der Welle verbundenen Zeiger umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß es Teile zur viskosischen Dämpfung (28), die zumindest in einem Teil (14) des Innenraums (4) enthalten sind, und fest mit dem Dauermagneten (17) verbundene und zumindest zum Teil in diese Teile (28) zur viskosischen Dämpfung eintauchende Exzenterteile (29) umfaßt.

2. Meßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese viskosen Dämpfungsteile aus Silikon (28) in pastösem Zustand bestehen.

3. Meßwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterteile zumindest aus zwei Stiften (29) bestehen, die in axialer Richtung exzentrisch zur Welle (19) liegen.

4. Meßwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (29) in unterschiedlichem Abstand (a, b) von der Welle (19) angeordnet sind.

5. Meßwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (29) einstückig von einer Nabe (18) ausgehen, die den Dauermagneten (17) drehfest mit der Welle (19) verbindet.

6. Meßwerk nach einem der Ansprüche von 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (29) kegelstumpfförmig ausgebildet sind.

7. Meßwerk nach einem der Ansprüche von 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikon (28) in einer Wanne (14) enthalten ist, die durch einen ringförmigen Vorsprung (13) einer Bodenwand (7) des zentralen Gehäuses (3) definiert ist, und in welche die Stifte (29) eintauchen.

8. Meßwerk mit gekreuzten Drehspulen, im wesentlichen wie beschrieben und wie in der Zeichnung dargestellt.