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Einrichtung zur Messung und Fernübertragung von beliebigen physikalischen
und chemischen Größen. Einrichtungen zur Messung verschiedener physikalischen Größen
mit Hilfe einer elektrischen Kraft, die mittels einer durch elektrische Kontakte
geschalteten elektrischen Hilfsenergie verändert wird, sind bekannt. Diese Einrichtungen
sind sehr unvollkommen, da einerseits die elektrische Kontakteinrichtung bei feinen
Kontakten sehr unsicher ist und anderseits eine solche Einrichtung nur. mit einer
einzigen, verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit wirkt. Ferner sind Ausführungen
bekannt, bei denen durch Regelung
der elektrischen Energie ein bestimmter
Temperaturunterschied aufrechterhalten wird, wobei die Energie als Maß der Strömung
eines gasförmigen Mittels dient (Thomasmeter).
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Die Erfindung bezieht sich auf selbsttätige Einrichtungen zur Messung
und Fernübertragung von beliebigen physikalischen oder chemischen Größen mit Hilfe
einer beliebigen veränderlichen elektrischen Kraft, wobei zwei oder mehrere empfindliche
Systeme verwendet werden, auf deren eines die ursprüngliche Größe wirkt, die sich
entweder als Kraft oder als Bewegung eines entsprechenden Teiles äußert. Das zweite
System, auf das die erwähnte elektrische Hilfsgröße wirkt, kompensiert die Äußerung
des erstgenannten Systems z. B. derart, daß es jene Kraft kompensiert. die durch
die ursprüngliche Größe oder jene Bewegung verursacht wird. Die Anordnung wird in
der Regel so getroffen, daß im Falle der Kompensierung der beiden Systeme ein bestimmter,
äuf die Steuerung einwirkender Teil eine bestimmte Lage einnimmt, die er i verläßt,
wenn die Kompensierung gestört wird. ! Die Erfindung besteht nun darin, daß der
durch den Einfluß eines oder beider Systeme bei einer Störung der Kompensation bewegte
Teil durch eine periodisch wirkende Hilfsenergie je nach der bei der Störung der
Kompensierung beider Systeme entstandenen Lage auf die Steuerung eines Servomotors
einwirkt, der die elektrische Hilfsgröße regelt. Als e_ektrische Hilfsgröße kann
elektrischer Strom, Spannung, Watt, Frequenz usw. verwendet werden, und es muß bloß
das betreffende, System einer dieser Größen angepaßt werden. Die ursprünglichen
Größen, z. B. Druckgrößen eines Mittels, Strömungsgeschwindigkeit eines Mittels,
Temperatur, Drehmoment, Leistung von Motoren, Leuchtkraft, Wirkungsgrad, mechanische
Kraft, Lage irgendeines Teile, oder wiederum irgendeine elektrische Größe, Gehalt
an Gasen oder Flüssigkeiten in bestimmten Stoffen, Leitfähigkeit, spezifische Dichte
usw., wirken auf ein System. ein, welches der Eigenschaft oder der Äußerung der
betreifenden ursprünglichen Größe entspricht.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer Einrichtung
nach der Erfindung dargestellt. Abb. i zeigt eine Meßvorrichtung für Strömungsgeschwindigkeiten.
Abb. 2 ist ein Schnitt nach II-II der Abb. i. Abb. 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform
der Kompensationsvorrichtung für schwache Kräfte. In einer Leitung i ist eine Düse
z angeordnet, die eine mit der Strömung in der Leitung i sich ändernde Druckdifferenz
'hervorruft. Diese Druckdifferenz wird . durch Leitungen 3, 4 auf eine in einem
Gehäuse ,angeordnete Membran 6 überführt. Dem Druck auf die Membran 6 wirkt ein
nach Art der Kelvinschen Waage zusammengestelltes elektrisches System entgegen,
das aus zwei festen Spulen 9, 1o und einer beweglichen Spule 8 besteht, welche hintereinandergeschaltet
sind. Die Spule 8 hängt mit der Membran 6 durch eine Stange 7 zusammen. Das System
8-io ist durch mittels Schrauben 13, 14 einstellbare Federn 11, i a ausbalanciert.
Die Bewegung der Teile 6, 7, 8 wird auf einen in einem ortsfesten Punkt 16 drehbar
gelagerten Hebel 15 übertragen, der an seinem Ende eine flache Feder 17 und
am Ende derselben eine Schneide 18 trägt (Abb. 2). Die in Naben 21, 22 drehbaren
Hebel 19. 2o bewegen Arme 23, 24, welche durch eine Stange 25 miteinander verbunden
sind. Die Stange 25 trägt einen Steuerkolben 26, der das Betriebsmittel in der Steuerung
27 für einen Servomotor z9 steuert und dessen Kolben 30 antreibt, wobei mittels
der Kolbenstange 3 i ein Schleifkontakt 32 eines Widerstandes 33, 34 verstellt wird.
Ein mit der Stange 31 zusammenhängender Zylinder 38 enthält einen Kolben 39 mit
einer Stange 4o und wirkt als Rücksteuerung. Eine Batterie, Dynamo o. dgl. 35 liefert
einen durch den Widerstand 33, 3.1 regelbaren und durch Apparate 36, 37 meßbaren
Strom. Ein von Hand aus oder durch den Einfluß einer Komponente der Strömungsgeschwindigkeit
in der Leitung oder einer weiteren physikalischen oder chemischen Größe selbsttätig
veränderbarer Widerstand 5o bestimmt das Verhältnis zwischen dem durch die Einrichtung
geregelten und dem durch die Apparate 36, 37 gehenden Strom, und zwar entweder zum
Zwecke der Berichtigung der Angaben der Einrichtung oder der Eliminierung von Veränderungen
im strömenden Mittel (Druckänderungen, Temperaturänderungen). In dein Falle, wo
der Widerstand 5o von einer selbständigen Größe eingestellt wird, hängt der Strom.
in den Apparaten 36, 37 nicht nur von der im Gehäuse 5 wirkenden Größe, sondern
auch von jener Größe ab, die den Widerstand 5o verändert. Auf diese Weise erhalten
die Apparate 36, 37 nur einen Teil der durch den Widerstand 34 geregelten elektrischen
Größe.
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Diese Einrichtung wirkt wie folgt: Wenn sich die Strömung in der Rohrleitung
i verändert, so wird die Kompensation des Systems 5, 6 und 8, 9, i o gestört und
die Teile 7, 15, 17, 18 verlassen ihre Nulllage. Der Teil 45 (Abb. 2) bewegt sich
periodisch durch eine Hilfskraft mit Hilfe der in 47 geführten Stange 46 gegen das
Prisma i8, und zwar entgegen der Kraft der Feder 48. Wenn sich dabei das Prisma
18 in neutraler Lage befindet, so wird es durch den Teil 45 auf beide Hebel
19, 20 in der
darge:,te_lten Lage gleichzeitig aufgedrückt,
so daß das Getriebe i9, 20, 23, 24, 25, z6 die angedeutete neutrale Lage nicht verläßt.
Bei einer Störung der Kompensation bewegt sich dagegen das Prisma 18 aus dieser
Lage, z. B. nach links, und bei der nächsten Senkbewegung des Teiles 45 trifft das
Prisma 18 zuerst bloß auf den Hebel i g auf und nimmt denselben mit, wobei sich
infolge der zwangläufigen Verbindung der Hebel 20 in entgegengesetzter Richtung
bewegt, bis auch er mit der Kante des Prismas 18 zusammentrifft. Dadurch wird der
mit den Hebeln verbundene Steuerkolben 26 verstellt und läßt das Arbeitsmittel durch
Leitungen 28 in den Servomotor 29 ein, welcher nun mit Hilfe des Widerstandes 33,
34 die elektrische Größe ändert. Die Hebelarme i9, 2o sind derart gekrümmt, daß
die Größe der Verstellung der Steuerung 26 und daher auch Geschwindigkeit der Änderung
des Widerstandes 34 von der Größe des Ausschlages des Prismas 18 nach einem bestimmten
wählbaren Gesetze abhängt. Die Flüssigkeitsdämpfung 38 mit dem Kolben 39 und der
Stange 40 wirkt dabei auf den Hebel i ; und die mit ihm verbundenen Teile derart
ein, daß sie bei einer Bewegung der Servomotoren 30, 31 bestrebt ist, den Hebel
15 in die ursprüngliche Nullage zurückzubringen. Damit wird ein Pendeln. oder eine
Überregelung verhindert und eine viel raschere Messung erzielt. Der Kolben 39 schwebt
frei und reibungslos in der Flüssigkeit im Zylinder 38.
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Wie ersichtlich, ist zum Antrieb der Steuerung überhaupt keine Kraft
der empfindlichen Systeme 5, 6 und 8, 9, io erforderlich, wodurch eine bisher unerreichbäre
Genauigkeit und Empfindlichkeit der Einrichtung erzielt werden kann.
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Wenn die ursprüngliche Größe eine besonders geringe Energie aufweist,
so daß auch die gegen dieselbe wirkende Kraft des elektrischen Systems klein sein
soll, so wird die Anordnung nach Abb. 3 angewendet. Das elektrische System mit einer
Drehspule 65 im magnetischen Feld eines Magneten 6o, 61, dem der Strom über den
Widerstand 34 durch eine Leitung 63, 64 zugeführt wird, verdreht sich je nach der
Stromstärke mehr oder weniger, wobei eine Spiralfeder 62 dem Strom Gleichgewicht
hält. Auf der Achse des Rähmchens 65 sitzt ein Arm 66, 67, der beim Verdrehen des
Rähmchens 65 eine schwache Feder 68 spannt, die eine Gegenkraft der Membran 6 bildet.
Da die Kraft der Feder 62 viel größer ist als die Kraft der Feder 68, so bildet
die Kraft des Systems 5, 6 nur einen kleinen Bruchteil der Kraft des elektrischen
Systems, und letzteres kann daher solide und kräftig ausgeführt werden.