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Vorrichtung zur elektrischen Fernübertragung von Bewegungsvorgängen
von Flüssigkeitsspiegeln für Registrier- und Anzeigezwecke, bei welchen die zu übertragenden
Signale aus zwei verschiedenen Impulsarten bestehen, die Bewegungseinheiten in entgegengesetzten
Richtungen darstellen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur elektrischen Fernübertragung insbesondere von Bewegungsvorgängen von Flüssigkeitsspiegeln
für Registrier-und Anzeigezwecke, und zwar jener Art, bei welcher die übermittelten
Signale aus Stromimpulsen zweierlei Art bestehen, die Bewegungseinheiten in zwei
entgegengesetzten Richtungen darstellen, wobei die abzulesenden Werte der Anzeigevorrichtung
zu irgendeiner Zeit gleich der algebraischen Sumnie der Bewegungseinheiten sind,
entsprechend den übermittelten Signalen. Bei derartigen Signalvorrichtungen werden
Fehler in der elektrischen Stromversorgung Unstimmig-. keiten zwischen Sende- und
Empfangsstation verursachen, so daß beine Wieder einschalten des Stromes die Empfangsvorrichtung
eiitsprechend vor- oder rückwärts bewegt wAden muß, um sie finit (lern Sender wieder
in Übereinstimmung zu bringen.
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine verhesserte Sende- oder Übertragungsvorrichtung,
welche die Empfangsvorrichtung selbsttätig mit ihr in Übereinstimmung bringt, sobald
der Strom ei=lgeschaltet wird. Gemäß derselben ist eine Sende- oder Üt:ertragungsorrichtung
vorgesehen, in welcher zwei elektrische Impulsübertrager dazu bestimmt sind, zwei
verschiedene Arten von Signalen zu übertragen, entsprechend der Bewegung in zwei
zueinander entgegengesetzten Riclituligen, und für gewöhnlich durch zwei Organe
außer Tätigkeit gesetzt sind, die durch ein Organ zum I?nipfange von Bewegungen
gesteuert werden, welche aus den zu übertragenden Bewegungen und solchen zusammengesetzt
sind, die durch die Wirkung der elektrischen Impulsübertrager erzeugt sind, wobei
(las Einpfangsorgan der Sendestation hei seiner Bewegung aus einer neutralen Stellung
den entsprechenden der beiden Impulsübertrager liest oder entsichert, so claß dieser
nun so lange in Wirksamkeit bleibt, bis die übermittelten Signale in Übereinstimmung
mit der auf der Empfangsstation anzuzeigenden Bewegung gebracht «-orden sind, um
die übereinstimmung beider Stationen zu sichern. Zweci;-mäßig werden die zu übertragenden
Impulse von einem drehbaren Zählerwerk aufgenommen, (las ein Paar beiderseits vorspringende
bewegliche Arme besitzt, welche abwechselnd einen der beiden- Impulsübertrager auslösen.
Auf der Zeichnung ist: Abb. i ein Längsschnitt durch die Vorrichtung, Abb. 2 eine
zugehörige Draufsicht nachAbnahme des Deckels, Abb. 3 eine Endansicht nach Abnahme
des Deckels, in der Richtung des Pfeiles A der Abb. i gesehen.
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Abb. d zeigt einen Querschnitt nach 1_inie B-B der Abb. i, in der
Richtung der Pfeile gesehen, während Abb.5 ein zugehöriges Schaltungsschema darstellt.
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Ein Schwimmer auf der Oberfläche der Flüssigkeit, deren Spiegelveränderungen
angezeigt werden- sollen, ist mit einer Trommel i durch ein Metallband 2 verbunden,
das mit Ausnehmungen versehen ist, zur Aufnahme von radial auf dem Umfang der Trommel
angeordneten Stiften 3. Die Trommel dreht sich auf Kugellagern .I und ist fest mit
einer Welle 5 verbunden. Sowohl die Welle 5 wie die Lager .I sind in einer Wand
des Gehäuses (i der Übertragungsvorrichtung gelagert. Die Welle 5 trägt einen Kurbelarm
7, der zwecks Aufnahme eines Stiftes8 geschlitzt ist. Dieser Stift 8 ist radial
in einer Welle 9 befestigt, «-elche dadurch mit der Welle 5 gekuppelt ist.
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Auf der Welle 9 ist ferner ein Zahnrad t o aufgeteilt, das mit dem
einen Rad i i eines Paares von Planetenrädern ii, i2 in Eingriff steht, die aus
einem Stück hergestellt oder starr miteinander und drehbar auf einem Wellenstück
13 gelagert sind. Dieses Wellenstück 13 ist in einem Rahmen 14 gelagert,
der lose drehbar auf der Welle 9 aufsitzt und finit einer Muffe 15 in einem
Stück ausgeführt oder mit dieser starr verbunden ist. Diese Muffe 15 ist
konzentrisch zu der Welle 9 angeordnet und trägt ein Klinkenrad 16. Das Planetenrad
12 stellt in Eingriff mit einen leerlaufenden Trieb 17, der lose auf der Welle 9
angeordnet ist und mit einem Planetenrad 18 in Eingriff steht, das seinerseits in
einem Rahmen i9 tonaxial mit einem Planetenrad 20 gelagert ist. Letzteres kämmt
mit einem Triebrade 21, welches in einem Stück finit einer Muffe 22 hergestellt
oder auf dieser starr befestigt ist. Die Muffe 22 sitzt
konzentrisch
zur Welle 9 und trägt ein Klinkenrad 23, Das Rad 19 ist an einer Muffe 24. befestigt,
die zwischen der Muffe 22 und der Welle 9 eingeschaltet ist und einen Kuppelstift
25 trägt, der in den Schlitz eines Kurbelarmes 26 der Antriebswelle 27 des Umdrehungszählers
28 von beliebiger Bauart eingreift, wobei diese Welle 27 mit einem Rad des Zählers
gekuppelt ist. Der Zähler 28 hat zwei seitliche Arme 29 und 30 (Abb. 3), die normal
in Klinken 31 eingreifen, welche auf drehbar gelagerten Zahnsektoren 32 angelenkt
sind, die zu beiden Seiten des Zählers 28 sitzen und mit Trieben 5..1. auf einer
Spindel 33 in Eingriff stehen. Diese Spindel 33 trägt Windflügel 34 als Bremsorgane,
während die Triebe 54 mit geeigneten Kupplungsgliedern 55 ausgestattet sind, so
daß die Drehbewegung eines jeden Zahnsektors 32 bei der Abwärtsrichtung die Mitnahme
des zugehörigea Triebes 54 bedingt und die Spindel 33 dreht.
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Die Arme 29 und 30 (Abb. 3) sind so angeordnet, daß der eine von ihnen
aus der Bahn seiner Klinke 31 fortbewegt wird, wenn das Zählwerk 28 z. B. einhundert
Umdrehungen vollendet. Bevor der Apparat benutzt wird, inuß dieZählvorriclitun-28
so eingestellt werden, daß die Bewegung des Schwimmers, gemessen nach -Maßeinheiten
der Höhenänderung, veranlaßt, daß der Arm 29 oder 30 angehoben wird, um die
zugehörige Klinke 31 freizugeben.
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Jeder Zahnsektor 32 (Abb. i) trägt ein Kontaktstück 35 eines elektrischen
Stromschließers, dessen anderes Kontaktstück 36 in einem Arm 37 einer hin und her
schwingenden Welle 38 gelagert ist, die ihrerseits auf der Gegenseite der Vorrichtung
in Lagern oberhalb der Grundplatte 39 ruht (Abb. 3). Jeder Arm 37 ist durch Gelenke
4.o mit einer der beiden Wellen 4.1 verbunden, die sich parallel zur Welle 9 erstrecken
und mit dieser in einer Rahmenplatte 4.2 gelagert sind.
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Auf der Grundplatte 39 sind zwei Doppelelektromagnete 43, 4. angeordnet,
von denen jeder die gleichen Einrichtungen zum Schalten der durch ihre Anker beeinflußten
Schalt-oder Klinkenräder 16 und 23 trägt, so daß nur eine dieser Einrichtungen nachstehend
beschrieben wird.
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Der Anker .45 des Elektromagneten 43 oder 44 sitzt am unteren Ende
eines auf einer der Wellen 41 drehbar gelagerten Doppelhebels .a.6 (Abb.4). Letzterer
trägt an seinem oberen Ende eine bewegliche Klinke 47, gegen welche das freie Ende
einer Blattfeder 48 anliegt, die das Bestreben hat, die Klinke 47 in eine solche
Stellung zu drücken, daß sie die Drehung des Klinkenrades 23 verhindert, während
die Oberfläche der Klinke .1 .7 gegen einen einstellbaren Anschlag 53 gedrückt wird,
um (las Rad 23 gegen Drehung in umgekehrter Richtung (Abb. .4) zu sichern. Die Blattfeder
.48 hält normal den Anker 45 außer Berührung mit den Polen des Elektromagneten 43
bzw. 44. An der Rahmenplatte 4.2 ist ein Hebel .49 drehbar gelagert, der einen Zapfen
So trägt, der dazu dient, die Rückwärtsdrehung des Klinkenrades 23 zu verhindern.
Der Hebel 49 trägt ferner einen Stift 51, der dazu bestimmt ist, mit einer Rast
52 des Armes 46 in Eingriff zu kommen, zwecks Verriegelung des Hebels 49 nebst Stift
51 bei angezogenem Anker .45, damit gleichzeitig der Zapfen 5o jedeDrehung desRades
23 verhindert, solange die Klinke .47 ausgelöst ist.
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Die Schwimmertrommel i (Abb. i) ist mit einer Scheibe 56 versehen,
auf deren Rand 57 Gradeinteilungen angeordnet sind, die das Steigen oder Fallen
des Wasserspiegels unmittelbar anzeigen, während noch ein Zählwerk 58 vorgesehen
sein kann, welches durch einen Stift 59 der Schwimmertrommel i und ein Genferrad
6o der Zähler achse angetrieben wird. Eine gleichwertige Vorrichtung kann dazu verwendet
werden, den Zähler 58 zu sperren während der Pausen zwischen denlmpulsen, die er
von der Schwimmertrommel i erhält. Bei dieser Einrichtung kann der Rand 57 der Scheibe
56 z. B. eine Millimetereinteilung tragen, während der Zählermechanismus 58 die
Anzahl der Zentimeter und Meter anzeigt.
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Der Aufnehmerapparat hat zwei Elektromagnete fnl, m2, die mit dem
Sender durch besondere Leitungen l1, l2, verbunden sind und ferner einen gemeinsamen
Erdschluß haben. EineErregung desElektromagnetennztl durch die Leitung 1l verursacht
die Vorwärtsbewegung der Anzeigevorrichtung des Empfangsapparates um einen Schritt,
während Erregung des Elektromagneten m2 durch die Leitung 12 diesen Anzeigemechanismus
um einen Schritt zurückbewegt, wobei jeder der -Magnete ntl, nie die Anzeigevorrichtung
- uni einen Schritt für jeden aufgenommenen Stromimpuls bewegt.
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Aus den Zeichnungen ist zu ersehen, claß, solange die Elektromagnete
q.3, ,aa. stromlos bleiben, der Umdrehungszähler 28 eine bestimmte Stellung für
jede Stellung der Schwimmertrommel i einnimmt. Wenn der Apparat aufgestellt ist,
wird der Sender so angeordnet und eingestellt, daß, wenn der Schwimmer, welcher
die Trommel i steuert, auf einem bestimmten Durchschnittsniveau steht, der Umdrehungszähler
28 eine solche Stellung einnimmt, daß jeder derArme 29, 30 in der Bahn seiner Klinke
31 liegt. Bevor der Stromkreis der Batterie b (siehe Abb. 5) geschlossen wird, muß
die Anzeigevorrichtung des Empfangsapparates so eingestellt werden,
daß
sie den Wasserspiegel anzeigt, welcher der oben erwähnten Durchschnittsstellung
des Schwimmers entspricht Der Stromkreis über die Batterie b wird hiernach geschlossen,
wodurch der Apparat arbeitsbereit wird.
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Wenn der Wasserspiegel über die Durchschnittshöhe steigt, wird die
Trommel i in der Richtung des Uhrzeigers gedreht, wie von rechts in Abb. i sichtbar
ist. Diese Drehung wird durch die Teile 5, 7, 8 und 9 auf das Getriebe io übertragen,
das sich in der Richtung des Uhrzeigers dreht und den Ritzel 17 durch Vermittlung
der Triebräder i i, 12 in Umdrehung versetzt. Der Ritzel17 dreht sich also in der
Richtung des Uhrzeigers und erteilt der Scheibe i9 durch Vermittlung der Getriebe
18, 2o eine Drehbewegung in entgegengesetzter Richtung mit dem Resultat, daß die
Welle 27 durch die Teile 24., 25, 26 ebenfalls in umgekehrter Richtung des Uhrzeigers
gedreht wird, und zwar für eine Strecke, welche der Stellung entspricht, um welche
der Wasserspiegel gestiegen ist. Die Umdrehung der Welle 27 bringt den Arm 29 aus
der Bahn der Klinke 31, wodurch der entsprechende Sektor 32 freigegeben wird und
die entsprechenden Kontaktglieder 35, 36 schließt.
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Wenn der Stromkreis über die Batterie b geschlossen ist, geht der
Strom von der Batterie b durch den Elektromagneten 43, die in Berührung befindlichen
Kontaktglieder 35, 36, Leitungsdraht h, Elektromagnet ,#yal und von dort
durch den Erdschluß zur Batterie b. Die Erregung des Elektromagneten 43 verursacht
das Anziehen des entsprechenden Ankers 4.5, wodurch die Klinke 47 um einen Zahn
auf dem Rad 23 entgegen der Wirkung der Feder ¢8 zurückbewegt wird. Die schwingende
Bewegung des Armes 46 (Abb. 3) verursacht durch Vermittlung der Welle 4.1 (Abb.3,
2) und der Verbindungsteile eine schwingende Bewegung des Armes 37 auf der Welle
38, welche den Kontakt 36 (Abb. i ) trägt, und überträgt auf den Sektor 32 eine
plötzliche Aufwärtsbewegung, so daß dieser Sektor in seine ursprüngliche Stellung
zurückgeführt wird. Die Kontaktglieder 35, 36 werden daher voneinander getrennt,
und der Stromkreis durch den Elektromagneten 43, Leitung h und Magnet in' wird unterbrochen,
so daß der Anker 45 des Elektromagneten 43 freigegeben und das Rad 23 um eine Zahnweite
gedreht wird. Die Drehung des Rades 23 verursacht die Drehung des Rades 21 (Abb.
i) in der Richtung des Uhrzeigers mit dem Ergebnis, daß dieScheibe i9 und folglich
auch die Welle 27 um einen Schritt in der Richtung des Uhrzeigers gedreht wird.
Zur gleichen Zeit hat sich die Anzeigevorrichtung des Empfangsmechanismus um einen
Schritt nach vorwärts bewegt, und zwar infolge der Erregung des Elektromagneten
in'.
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Wenn dieDrehung in umgekehrter Richtung wie der Uhrzeiger, welche
der Welle 27 durch die Drehung der Trommel i mitgeteilt wird, einen Wert betrug,
der einer Einheit der Aufwärtsbewegung des Wasserspiegels entspricht, so bringt
dieDrehung in derRichtung des Uhrzeigers, welche auf dieWelle 27 durch den Elektromagneten
,¢3 übertragen wird, die Welle 27 in die ursprüngliche Stellung zurück, mit dem
Ergebnis, daß der Arm 29 wieder auf die Bahn seiner Klinke 31 kommt. Die Abwärtsbewegung
des gezahnten Sektors 32 hört daher auf, und der Apparat ist in Ruhe. Wenn indessen
die ursprüngliche Bewegung der Welle 27 mehr als eine Einheit der Steighöhe des
Wasserspiegels betrug, so ist die durch die Erregung des Elektromagneten 43 verursachte
Rückdrehung der Welle 27 um eine Einheit nicht genügend, um letztere in die ursprüngliche
Stellung zurückzuführen, so daß der Arm 29 auch nicht in die Bahn seiner Klinke
31 zurückgeht. Sobald der gezahnte Sektor 32 wieder in die in Abb. i gezeigte Stellung
infolge der Bewegung des Armes 37 zurückgegangen ist, beginnt dieser Sektor wieder
zu fallen, wobei seineAbwärtsbewegung durch den Windflügel 34 verzögert wird, damit
die Anker der Elektromagnete 413
und in' Zeit haben, in ihre ursprüngliche
Stellung zurückzugehen, nachdem der Stromkreis bei den Kontaktstücken 35, 36 unterbrochen
worden ist, bevor dieseKontaktglieder wieder in Berührung miteinander kommen. Wenn
der gezahnte Sektor 32 seine unterste Stellung erreicht, werden dieKontaktglieder
35, 36 wieder in Berührung gebracht und die durch die Erregung der Elektromagnete
4.3 und zral verursachte Bewegung des Mechanismus wiederholt sich, wie oben beschrieben.
Hierdurch wird die Welle 27 von neuem um eine Einheit gedreht, so daß also die Anzeigevorrichtung
des Empfangsapparates um eine entsprechende Strecke vorwärts bewegt wird. Es ist
klar, daß der Apparat unabhängig von der Größe der Bewegung, welche die Trommel
i durch Steigen des Wasserspiegels ausführt, fortfahren wird, so lange Impulse durch
die Leitung 1l zu senden, bis die Welle 27 des Umdrehungszählers 28 und die Anzeigevorrichtung
des Empfangsapparates für eine entsprechende Strecke bewegt worden sind, worauf
dann der Arm 29 wieder in die Bahn der Klinke 31 gelangt und die übertragung weiterer
Signale verhindert. Die durch das Sinken des Wasserspiegels verursachten Bewegungen
des Mechanismus sind die gleichen, @z ie oben mit Bezug auf das Ansteigen des Wasserspiegels
beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß sie in umgekehrter Richtung erfolgen
und
daß der Arm 30, der Elektromagnet .l4, das Rad 16 und der Elektromagnet nag zur
Wirkung gelangen, an Stelle des Armes 29, des Magneten 43, des Rades 23 und des
Elektromagneten ntl. Der Welle 27 wirrt eine Drehbewegung mitgeteilt, die sich aus
der Bewegung der Trommel i infolge des Steigens oder Fallens des Wasserspiegels
und den Bewegungen derRäder 23, 16 zusammensetzt, welche durch die Übertragung von
Signalen über die Leitungen h, 12 verursacht «-erden, d. h. daß die Winkelentfernung,
um welche die Welle 27 aus der normalen Stellung gedreht worden ist (in welcher
jeder der Arme 29, 30 in der Bahn seiner Klinke 31 liegt), jederzeit
-gleich dem algebraischen Unterschiede der Strecke ist, um welche der Wasserspiegel
sich von der Ausgangsstellung bewegt hat, und der Entfernung, um welche die Anzeigevorrichtung
des Empfangsmechanismus verstellt worden ist. Wenn daher die Anzeigevorrichtung
des Empfangsmechanismus einen Wasserstand anzeigt, der verschieden von dem wirklichen
Wasserstand ist, so wird dieser Unterschied durch die Stellung der Welle 27 dargestellt.
Solange nun ihre Stellung einen solchen Unterschied anzeigt, wird einer der Arme
29, 3o außerhalb der Bahn der entsprechenden Klinke 31 liegen, so daß noch Impulse
über die Leitungen h, L= übertragen werden, bis die Empfangsstation einen
Wasserstand anzeigt, welcher dem wirklichen Wasserstand an der Sendestation entspricht.
Wenn diese Stellung erreicht ist, wird die Welle 27 in der norrralen Stellung sein
(in welcher jeder der Arme 29, 30 in der Bahn seiner Klinke 31 liegt), und
die Übertragung von Signalen über die Leitung h, 12 wird aufhören. Aus Vorstehendem
geht hervor, daß die Anzeige= vorrichtung auf der Empfangsstation, gleichviel wie
unregelmäßig der Wasserspiegel steigen oder fallen mag, stetig auf eine Stellung
hinbewegt werden wird, welche dein wirklichen Wasserspiegel der Sendestation jederzeit
entspricht, selbst wenn die Stellung des Anzeigemechanismus auf der Empfangsstation
der Stellung des Schwimmers auf der Sendestation bei einem plötzlichen Steigen oder
Fallen ganz bedeutend nacheilen sollte.
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Wenn der Strom aussetzt, wird natürlich jede Bewegung der Anzeigevorrichtung
an der Empfangsstation aufhören. Zur gleichen Zeit «-erden indessen auch die Bewegungen
der Welle 27, die normal durch die Erregung der Elektromagnete .I3, 44 verursacht
werden, aufhören, so daß die Stellung der Welle 27 fortgesetzt den Unterschied zwischen
der Stellung der Anzeigevorrichtung auf der Empfangsstation und der Stellung - des
Schwimmers auf der Sendestation anzeigen wird: Es ist klar, daß, sobald der Stromumlauf
wieder einsetzt, die Anzeigevorrichtung auf der Empfangsstation wieder anfangen
wird, sich nach der richtigen Stellung hin zu bewegen, d. h. ein Aussetzen des Stromes
selbst für längere Zeitdauer wird keineswegs ein Wiedereinstellen des Apparates
nötig machen, sobald der Strom wieder zu fließen beginnt.
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Der Zähler 58 hat nichts mit der Übertragung von Signalen auf die
Empfangsstation zu tun, sondern dient ausschließlich auf der Sendestation zum Ablesen
des durch die Stellung des Schwimmers: angezeigtenWasserstandes.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die Kontakteinrichtung nicht
notwendigerweise in Übereinstimmung mit der Schwimmertrommel 1 ist, welche für eine
Strecke gedreht werden kann, welche dem plötzlichen Steigen oder Fallen des Wasserspiegels
entspricht, während der Sektor 32, der den Impuls aussendet, der einer Bewegungseinheit
des Flüssigkeitsspiegels entspricht, sich mit seiner bestimmten Geschwindigkeit
bewegt. Aus diesem Grunde und ferner infolge des Umstandes, daß die Verhältnisse
so sein können, daß die Schwimmertrommel l hin und her schwingt, kann das übertragungsgetriebe
momentan außert,@bereinstimmung mit dem Stand des Wasserspiegels sein, aber der
gezahnte Sektor 32 wird fortfahren zu schwingen, bis er evtl. die nötige Anzahl
von elektrischen Impulsen zu dem entfernten Registrier- oder Anzeigeapparat geschickt
hat, bevor der Auslösearm 29, 30 wieder in die neutrale Stellung zurückgekehrt
ist.
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Ein weiterer Vorteil des Apparates nach der Erfindung besteht darin,
daß bei der Unterbrechung der elektrischen Stromzufuhr infolge eines schlechten
Kontaktes oder einer fehlerhaften Batterie der Sender und der entfernte Registrier-
oder Anzeigeapparat nicht außer Übereinstimmung gebracht werden, da der gleiche
elektrische Strom, der den Registrier- oder Anzeigeapparat betätigt, auch die Drehung
des Rades 16 oder 23 sowie die Rückkehr des Auslösearmes 29 oder 30 in die
neutrale Stellung verursacht, und der elektrische Empfängermechanismus in der entfernten
Station so angebracht wird, daß ein Strom, der gerade zu schwach ist, um die eine
Vorrichtung zu betätigen, auch zu schwach ist, um die andere Vorrichtung zu betätigen.
Wenn z. B. ein Steigen oder Fallen des Wasserspiegels während eines zeitweiligen
Ausbleibens des elektrischen Stromes vorkommen sollte, würden die Kontakte 35, 36
zusammenbleiben, aber trotzdem würde kein Signal übermittelt und auch keine Wirkung
eintreten,
«-elche den Zweck hat, den Auslösearm 29 oder 30 in die neutrale Stellung
zurückzuführen, während die Welle 27 tun den Betrag gedreht werden sollte, welcher
dem Steigen oder Fallen des Wasserspiegels entspricht. Sobald die elektrische Stromzuführung
wieder normal wird, würde indessen einer der Sektoren 32 beginnen zu schwingen und
eine genügende Anzahl von Impulsen aussenden, um den Auslö searin 29 oder
30 in die neutraleStellung zurückzuführen, und der Sender sowie der entfernte
Registrierapparat würden in Übereinstimmung bleiben.