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Vorrichtung zur Fernübertragung von Werten einer als Kraft sich äußernden
physikalischen oder chemischen Größe. Es sind Einrichtungen zur Fernmessung, z.
B. von Gasdrücken, bekannt, bei welchen auf der Sendestelle elektrische Stromstöße
erzeugt werden, deren Zeitpunkte innerhalb eines gegebenen Zeitintervalles sich
mit der Änderung des Gasdruckes ändert. Auf der Empfangsstelle wirken diese Stromstöße
mit einem in gegebenen Grenzen sich bewegenden Teil derart zusammen, daß im Augenblicke
des Stromstoßes die Lage dieses Teiles registriert wird. Diese Lage steht in einem
vorausbestimmten Verhältnis zur gemessenen Größe, z. B. zum Gasdruck. Dabei äußert
sich auf der Sendestelle der zu übertragende Wert in einer veränderlichen Lage eines
beweglichen Teiles.
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Viele Größen äußern sich aber viel genauer in einer mechanischen Kraft,
welche sich mit der Größe nach- einem bestimmten Gesetze ändert. Falls eine solche
Kraft in Bewegung eines Teiles umgewandelt werden sollte, so wäre dies mit Schwierigkeiten
verbunden und ist nur auf Kosten der Genauigkeit durchführbar.
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Die Erfindung bezweckt nun .eine Messung bzw. Fernmessung von solchen
physikalischen oder chemischen Größen, die sich als mechanische Kraft äußern oder
deren Äußerung in eine mechanische Kraft überführbar ist. Gemäß der Erfindung wirkt
mit der Kraftäußerung der physikalischen oder chemischen Größe eine unabhängig hiervon
innerhalb bestimmter Grenzen sich periodisch ändernde mechanische Hilfskraft derart
zusammen, daß bei Erreichung eines bestimmten, von vornherein festgelegten Verhältnisses,
z. B. einer Kompensation der beiden Kräfte, ein Impuls einer Hilfsenergie ausgelöst
wird, der auf der Empfangsstelle auf einen entsprechend den Änderungen der Hilfskraft
der Gebestelle bewegten Teil, z. B. registrierend, einwirkt. Da, wie bekannt, Kompensationsmethoden
die genauesten Meßmethoden sind, so übertrifft die Vorrichtung nach der Erfindung
weit die bestehenden Vorrichtungen an Genauigkeit. Die Hilfskraft ändert sich entweder
periodisch in gleichbleibender Weise, oder es wird durch die Einwirkung von weiteren
Einflüssen oder Werten das Gesetz der Änderung der Hilfskraft geändert, indem es
z. B. langsamer, schneller oder nach irgendeinem gewählten Gesetze (mit Hilfe von
Kurven, Übersetzungen usw.) verläuft.
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Als Impulse liefernde Hilfsenergie kann z. B. :elektrische Energie
oder die Energie eines gasförmigen oder flüssigen Mittels oder rein mechanische
Energie treten. Ferner können auch zur Fernübertragung die Änderungen von Ätherwellen
angewendet werden. Bei elektrischen Wellen kann eine vereinfachte drahtlose Telegraphie
in Betracht kommen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Messung und Fernübertragung
der Strömungsintensität eines Mittels. Abb. 2 zeigt einen Strömungsmesser, bei welchem
der dynamische Druck eines strömenden Mittels direkt verwertet wird. Abb. 3 zeigt
eine Einzelheit zur Abb.2. Abb.4 ist eine abgeänderte Ausführungsform dazu, und
Abb.5 zeigt eine weiter abgeänderte Ausführungsform zur Abb. i.
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Durch eine Rohrleitung i (Abb. i) strömt ein Mittel, z. B. Dampf.
Im verengten Querschnitt 2 entsteht eine Druckdifferenz, die durch eine Leitung
3 in kommunizierende Gefäße 4 und 7 geführt wird, in welchen sich eine schwerere
Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, als in den Rohrleitungen 3 befindet. Ein Gefäß 7
hängt zwischen schraubenfederartigen Röhren 5, 6, welche an zwei Stellen 5', 6'
verankert sind. Die Form des Gefäßes 7 kann dem bekannten quadratischen Strömungsgesetz
G = c # 1i- P2 entsprechen. Das durch eine Stange 8 mit einem in einem Lager i o
schwingenden Hebel 9 verbundene Gefäß 7 ist durch ein Gewicht i i ausgewogen. Auf
den Schwinghebel 9 wirkt eine Feder 12 ein, deren Ende durch einen in einem Lager
13 beweglichen und mit einer Rolle 16 versehenen Teil 15 bewegt wird, welcher durch
einen Nocken 17 entgegen der Wirkung einer Feder 14 verstellt wird. Der Nocken 17
wird durch eine übersetzung18 von einem Motor 20 angetrieben, welcher mit einem
Motor 4o der Empfängerstation synchron läuft. Die Feder 12 wirkt daher auf den Hebel
9 mit einer sich ändernden Kraft ein, deren Änderung von der Form des Nockens 17
abhängt. Der Hebel 9 trägt einen durch eine Leitung 33a 52 mit einer Stromquelle
51 verbundenen Kontakt 3o, welcher bei einer bestimmten Lage des Hebels 9 einen
federnden Gegenkontakt 31 berührt. Bei weiterer Bewegung des Hebels reißt der Kontakt
3o die Kontaktfeder 31 von einem bei 34 geerdeten feststehenden Kontakt 32 ab und
unterbricht wieder den durch die Kontakte 3o, 31 soeben geschlossenen Strom der
Quelle 51. Auf der Empfängerstelle treibt der Motor 40 unter Vermittlung einer Übersetzung
40', eines Nockens 41 und einer Rolle 42 einen in einem Lager 45 gelagerten, seitlich
entgegen einer Federkraft oder ähnlich verschwenkbaren Hebel 43, welcher einen registrierenden
Teil 44 trägt, der in der Normallage in einer bestimmten Entfernung von einem wandernden
Registrierpapier 5o gehalten wird. Ein in einem Lager 48 drehbarer Ankerhebel 46
verschwenkt sich bei einem den Magneten 47 durchfließenden Stromstoß und drückt
auf den Hebel 43, so daß der Teil 44 auf dem Papier 5o einen Punkt einträgt. Die
Stromstöße werden der Batterie 51 entnommen, und der Strom zwischen der Sende-und
der Empfängerstelle geht einerseits durch eine Fernleitung 52 und anderseits durch
Erde 34, 49.
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Ein, auf den Hebel 9 einwirkendes Zugorgan 21 ruft :eine zusätzliche,
vom Dampfdruck abhängige Kraft hervor, indem eine durch eine Leitung 25 mit dem
Druck verbundene, bei z4 festgehaltene Bourdonsche Röhre 23 sich. mehr oder weniger
streckt und dadurch eine Feder 22 spannt, an welche sich das Zugorgan 21 anschließt.
Die Kraft der Feder 12 wird um die Kraft der Feder 22, und zwar im Verhältnis der
durch dieselben beeinflußten Hebelarme, verringert. Auf diese Weise wird durch den
Einfluß des sich ändernden Druckes die auf den Hebel 9 einwirkende Gesamtkraft geändert.
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Die beschriebene Vorrichtung wirkt wie folgt: Der Hebel 9 stützt sich
auf einen von den beiden Anschlägen 36,37; durch Drehen des Nockens 17 wird die
Feder 12 fortschreitend gespannt. Das Gewicht des Gefäßes 7 hängt von der Höhe des
darin ibefindlichen Quecksilbers ab, welches wieder von der Intensität der Strömung
in der Leitung i abhängt. In dem Augenblicke, wo die Kraft der Feder 12 einen dem
Gewicht des Gefäßes 7 (unter Berücksichtigung des Gegengewichtes i i, der Kraft
der Feder 22 sowie auch der federnden Röhren 5, 61 entsprechen- ! den Wert erreicht
hat, fängt der Hebel 9 an,
sich gegen den anderen Anschlag 37 oder 36 zu bewegen.
Dabei berührt der stromleitende Teil 3o den Kontakt 31 und schließt den Strom der
Batterie 51, welcher den Elektromagnet 47 durchfließt und die Schreibfeder 44 auf
das Papier 5o drückt. Unmittelbar darauf wird aber durch weitere Bewegung des Hebels
9 samt dem Teil 3o der Teil 31 vom Kontakt 32 weggeschwenkt, wodurch der Strom wieder
unterbrochen wird und die Hebel 46 und 43 gelüftet werden. Die Dauer des elektrischen
Stromes sowie die zeitliche Lage des Stromschlusses kann durch den verstellbar angeordneten
Kontakt 32 einreguliert werden. Da mit Hilfe des mit dem Motor 2o synchron laufenden
Motors 40 und des Nokkens 41 sich der Zeiger 43 samt der Feder 44 so bewegt, daß
die Lage der letzteren über dem Papier 5o von der Strömungsintensität abhängig ist,
so entspricht die Reihe der beim Gleichgewicht (Ausbalanzieren usw.) zwischen dem
Gefäße 7 und der Feder 12 eingetragenen Punkte der Änderung der Strömung in der
Rohrleitung i. Da beim größeren Druck in der Leitung i einer gleichen Druckdifferenz
in den Röhren 3 eine größere
Strömungsintensität entspricht, wird
durch die Kraft der Feder 22, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines weiteren Nockens,
einer Hebelübersetzung oder einer anderen L'bersetzung eine Korrektur derart vorgenommen,
daß die Einrichtung das Gewicht des strömenden Mittels, z. B. des Dampfes, in einer
Zeiteinheit richtig mißt.
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Abb.2 veranschaulicht einen Strömungsmesser, bei welchem in ähnlicher
Weise unmittelbar der dynamische Druck des strömenden Mittels auf einen Flügel 61
in einer mit Kühlrippen 64 versehenen Kammer 62 einwirkt. Die Kammer 62 ist durch
einen Bügel 62' an der Rohrleitung 6o befestigt (Abb. 3). Die Welle 63 des Flügels
61 wird durch Gummimanschetten 63' abgedichtet und trägt außerhalb der Kammer 62
einen Arm 65. Die Hilfskraft wird jedoch so geändert, daß ein auf einer Seite durch
eine Feder 76 in seiner Lagerung 75 belasteter Hebe172 durch eine auf einer Führung
7q. laufende Stützrolle 73 seine Übersetzung ändert. Die Rolle 73 wird durch eine
Kurvenwalze 8 i mit Kurvennut 82 verschoben, indem ein in einem Lager 79 drehbarer
Hebe178 mit seinem gegabelten Ende den Zapfen der Rolle 73 umgreift und mit einem
Zapfen 8o in die Kurvennut 82 der Walze 8 i eingreift. Die Spannung der Feder 76
kann mittels einer im feststehenden Lager 77 befindlichen Stellschraube geregelt
werden. Die Walze 8 i wird unter Vermittlung einer Übersetzung 83 von einem Motor
84. angetrieben. Der Hebel72 ist durch ein Zugorgan 71 mit einem auf der Achse 63
des Flügels 61 festsitzenden und zwischen zwei Anschlägen 66 und 67 spielenden Hebelarm
65 verbunden. Dieser Hebelarm 65 trägt einen stromleitenden Kontakt 68, welcher
mit einem federnden Kontakt 69 zusammentrifft und denselben von einem feststehenden
einstellbaren Kontakt 70 entfernt. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist
auf Grund der zur Abb. i gegebenen Erklärungen ohne weiteres verständlich.
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Abb. ¢ zeigt eine Anordnung des um eine Achse 94 drehbaren Flügels
in einem Gehäuse 93, dessen Teil 92 als Einlage zwischen Flanschen der Rohrleitung
9o, 91 ausgebildet ist. Auf der Achse 94 ist ein mit dem Kontaktarm 65 gemäß Abb.
2 übereinstimmender Kontaktarm 96 angebracht.
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Abb. 5 zeigt eine Membran i o i im Gehäuse i oo, auf welche durch
Leitungen 104 der Druck in ähnlicher Weise «e auf das- Gefäß 7 gemäß Abb. i einwirkt,
wobei die auf die Membran ioi unmittelbar einwirkende, in bestimmten Grenzen sich
ändernde Kraft einer Feder 107 durch eine Stange roh erzeugt wird. Die Teile
io2, 103 und 105 leiten die Bewegungen der Membran i o i durch eine drehbare Abdichtung,
ähnlich wie nach Abb.3. nach außen. Die weitere Ausbildung der Vorrichtung, anschließend
an den Arm 105, kann der Abb. i oder der Abb. 2 entsprechen, wobei der Arm
io5, ähnlich wie der Arm 65, gemäß Abb.2 Stromimpulse hervorruft.
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Falls :es nicht notwendig ist, die Werte in die Ferne zu übertragen,
wird die ganze Einrichtung durch einen einzigen Motor oder von einer Transmission
angetrieben, wodurch die Ausführung bedeutend vereinfacht wird.
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Die Änderungen der Hilfsenergie können auch ohne Rückwirkung auf das
System hervorgerufen werden, und zwar mit Hilfe von Relais oder von besonderen Einrichtungen
und nicht bloß elektrisch, sondern auch auf mechanische oder andere Art.
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Bei Einrichtungen dieser Art kann an eine Sendestelle eine ganze Reihe
von Meß- oder Empfängerstellen angeschlossen werden, was insbesondere bei der Cbertragung
von Strömungen sowie von Angaben von Kraftmaschinen, Dampfkesseln und elektrischen
Werten wünschenswert ist.