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Elektrische Anzeigevorrichtung Die Erfindung betrifft eine elektrische
Anzeigevorrichtung, bei der ein Paar mit einem gewissen Abstand voneinander angeordneter
Solenoide auf einen vorzugsweise bogenförmig gestalteten Anker aus magnetischem
Material einwirkt, der während seiner Verstellung stets in beiden Solenoiden läuft
und deren Einwirkung unterliegt.
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Gemäß der Erfindung besitzt der bewegliche Anker eine bestimmt festgelegte
Stelle von vermindertem magnetischen Widerstand von solcher Anordnung, daß sie sich
je nach der Drehrichtung in die benachbarten offenen Enden der Solenoidspulen hineinbewegen
bzw. aus ihnen herausbewegen kann.
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Die Erfindung ist durch die Zeichnung beispielsweise dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i eine Aufsicht auf ein Instrument nach Wegnahme der Anzeigeskala,
Abb. 2 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Abb. i, Abb.3 eine Einzeldarstellung des
aus dem Instrument herausgenommenen Ankers.
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Abb. q. bis 8 sind schematische Darstellungen von Kontrollschaltungen,
bei denen das Instrument verwendet werden könnte.
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Abb. g ist eine schematische Darstellung der Veränderung der Skalen
des Instrumentes, die sich aus bestimmten Veränderungen der Ankerform ergibt.
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Abb. io bis 13 veranschaulichen Ankerformen, durch deren Verwendung
sich die Skaleneinteilung der Ansicht in Abb. g ergibt.
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Abb. 14 bis 2o stellen weitere Ausführungsformen von Ankern gemäß
der Erfindung dar. Abb.21 bis 24 zeigen eine abgeänderte Spulenanordnung mit zugehörigem
Anker in zwei Ausführungsformen, und Abb.25 veranschaulicht eine weitere Abänderung.
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Das Instrument trägt an einer durch Spritzguß aus nicht magnetischem
Metall hergestellten Grundplatte i ein Paar Solenoidwindungen 2, 3, die auf den
mit Zeiger 5 ausgestatteten Anker 4 einwirken. Die Grundplatte trägt säulenartige
Vorsprünge 8 mit Anlageschultern g zur Abstützung einer Brücke io mit Zapfenlager
1i für die den Anker tragende Spindel 2o. Das andere Ende der Spindel ?,o ruht in
einer in der Grundplatte verstellbaren Schraube 1g. Durch Vorsprünge 13 sind in
der Grundplatte Aussparungen 12 gebildet, in die sich die Spulen 2 und 3 einfügen.
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Die Solenoidspulen haben vorzugsweise einen flachen Rechteckquerschnitt.
Sie werden gleichzeitig
durch die Brücke io gegen den Instrumentsockel
gedrückt.
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Der Anker q. ist bogenförmig gestaltet, und die Achsen der Solenoide
bilden Sehnen zu diesem Kreisbogen, die etwa je 45' des Ankerbogens überbrücken.
Außerdem entspricht der Abstand zwischen den Nachbarenden gleichfalls einem Bogen
von etwa 45'. Somit sind die magnetischen Mitten der Solenoide am Ankerkreisbogen
um etwa go° auseinandergerückt, und es ergibt sich auch eine entsprechende Skalenlänge,
Zur Verbindung des magnetischen Ankerteiles q. mit der Spindel 2o dient ein dreiarmiger
Teil e= aus unmagnetischem Blech, der mit zwei Armen in die Ausschnitte 24 der freien
Ankerenden eingreift, während der dritte Arm 26 mit der Spindel 2o verbunden ist.
Der unmagnetisierbare Bogenteil des Ankers q., 21 umspannt etwa go °.
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Der aus Weicheisen gebildete Teil des Ankers q. besteht aus zwei sich
verjüngenden Teilen 27, 28, die mit ihrem stärkeren Ende bei 29 zusammenstoßen.
Hier ist in der Bogenmitte des magnetischen Ankerteils eine Verbreiterung vorgesehen,
die verschiedene Formen annehmen kann und die die Aufgabe hat, eine gleichmäßige
Skalenteilung zu erzielen.
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Die Solenoide 2, 3 können in einen oder mehrere Stromkreise eingeschaltet
werden, und zwar derart, daß sie beide Kraftfelder gleicher oder entgegengesetzter
Richtung erzeugen. In der Schaltung nach Abb. q. sind sie so angeordnet, daß sie
den Anker in gleicher Richtung magnetisieren. Zur verschiedenen Erregung der beiden
Wicklungen 2 und 3 dient hier eine Widerstandsspule 3o, die parallel zu den Spulen
an eine Batterie 32 angeschlossen ist und über die ein Kontaktstück 31 von
dem zu überwachenden Gegenstand bewegt wird. Der magnetische Teil des Ankers wird
über den ganzen Anzeigenbereich hin stets im wesentlichen vollständig durch beide
Solenoide hindurchragen. Jedes Solenoid sucht den Anker derart zu bewegen, daß der
magnetische Widerstand im Kreise ein Minimum ist. Da der Anker sich von der Mitte
nach beiden Enden verjüngt, so wird jedes Solenoid, wenn es allein arbeitet, den
stärksten Teil, d. h. den Teil 2g, nach seiner magnetischen Mitte zu ziehen suchen.
Wenn auch die andere Spule Strom erhält, so wird sie einen entgegengesetzten Zug
auf den Anker ausüben, und es wird auf diese Weise eine Ankerbewegung eintreten,
bei der die Menge des magnetischen Materials in der Einflußzone jeder Wicklung genau
im Verhältnis zu den Relativschwankungen des Stromes in den Solenoiden steht. Es
hat sich gezeigt, daß die Stelle 29 vergrößerter Breite bzw. verringerten magnetischen
Widerstandes die Bewegungen des Ankers genauer.im Verhältnis zu den Stromveränderungen
erfolgen läßt. Der verbreiterte Ankerteil wandert vom magnetischen Mittelpunkt des
einen Solenoids zu dem des anderen, bleibt aber immer innerhalb der Einflußzone
beider Spulen.
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Würde der Anker verjüngt und nicht mit der Verbreiterung versehen,
so würde er in manchen Stellungen, wie später noch dargetan wird, labil sein. In
anderen Stellungen würde er trotz Stromschwankung in den Solenoiden festgehalten
werden und somit keine genau definierte Bewegung haben. Befindet sich die Mitte
eines solchen Ankers in der Mitte eines der Solenoide, so befindet sich eine große
Eisenmenge zu beiden Seiten der Solenoidmitten und infolgedessen würde ein kleiner
Strombetrag in der anderen Spule, in. -der nur ein kleiner Teil der Ankermasse liegt,
eine unverhältnismäßig geringe Ablenkung herbeiführen. Würde andererseits die Mitte
eines solchen Ankers mitten zwischen den Solenoiden liegen, so würde ein Zustand
der Ausbalancierung gegenüber den Solenoidfeldern vorliegen, und ein kleines Anwachsen
des Stromes im Solenoid würde verursachen, da.ß sich der Anker um ein Stück bewegt,
das außer Verhältnis zur Zunahme des Stromes in dieser Spule gegenüber der anderen
steht. Danach würde in der Mitte der Skala eine größere Skalenteilung erforderlich
sein als an den Enden, um die gleiche Einheit der Zustandsänderung des zu messenden
Gegenstandes auszudrücken.
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Abb. g -zeigt schematisch Vergleichsskalen für die Ankertypen, die
in Abb. g bis 13 wiedergegeben sind. Ein Anker nach Abb. io, die eine besonders
zweckmäßige Ausführungsform wiedergibt, zeigt bei 33 die sich hier ergebende Skalenteilung
für eine schrittweise Einstellung des Kontaktgliedes 31 in Abb. q.. Die Skala
ist im wesentlichen gleichförmig über den ganzen Bewegungsbereich. Bei einem Anker
gemäß Abb. i= würde sich dagegen eine Skala ergeben, wie sie in Abb. g bei 34 dargestellt
ist. Hier sind die Schritte ungleichmäßig, nämlich länger an den Skalenenden und
kürzer in der Mitte. Ein Anker gemäß Abb. 12 mit sich verjüngenden Schenkeln ohne
die Verbreiterung 29a der Abb. io würde eine Skala 35 ergeben. Es ist also ein erheblicher
Fortschritt gegenüber der Skala 34 feststellbar; jedoch ist an gewissen Stellen
der Skala ein Rückschritt gegenüber der Skala 33 festzustellen. Die Skala 36 der
Abb. g würde sich für einen Anker ergeben, der einen vollständigen Ring aus magnetischem
Stoff bildet, wie er in Abb. 13 dargestellt ist. Die Form ist nicht wesentlich
verschieden von der eines Ankers mit Spalt zwischen den Enden, wie in Abb. =o dargestellt.
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In Abb. 6 ist eine Schaltung wiedergegeben, bei der eine Spule als
polarisierende Spule,
die andere als Stromspule wirkt. Dies entspricht
der Schaltlinie eines Voltmeters, und der Anker bewegt sich - entsprechend dem Stromfluß
in der Wicklung 3. Bei der Schaltung nach Abb.8 ist eines der Solenoide durch zwei
Spulen 55 und 56 gebildet. Hierbei kann gleichfalls die Wicklung 2 mit beiden Klemmen
der Batterie verbunden sein, um den Anker zu polarisieren. Die Spule 56 des zweiten
Solenoids bildet eine Potentialspule und der in Reihe mit dem Übertragungskreise,
z. B. dem Regelwiderstand 30, gestaltete Teil 55 bildet eine Stromspule. Die Summenwirkung
der Teile 55 und 56 erfolgt ähnlich der der magnetischen Elemente eines Wattmeters.
Abb.5 gibt eine Abänderung der Anordnung nach Abb.4 wieder, wobei sich das einstellbare
Glied 31 über M'iderstandswicklungen bewegt, die in Brücke zur Batterie 32 liegen.
Die Anordnung nach Abb. 7 vermindert die im Anzeigesystem verbrauchte Energie.
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Infolge der erwähnten rechteckigen Ausgestaltung der Spulen, deren
Wicklungen dicht an die Seiten des Blechankers heranrücken, wird es möglich, den
Regulierwiderstand 3o und die Solenoide 2, 3 mit hohem Widerstand auszuführen und
so den Stromverbrauch gering zu halten. Von Wichtigkeit ist, daß auf den Anker keinerlei
äußere Bremskräfte einwirken.
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Der Zusammenbau der Instrumente erfolgt vorteilhaft in der Weise,
daß die Innenseiten der Aussparungen i2 mit einem zähen Klebmittel, wie Schellack,
bestrichen werden, das zugleich isoliert. Danach werden die Solenoide 2 und 3 in
die Hohlräume eingedrückt und nunmehr die Ankerteile eingesetzt und eingestellt.
Danach kann Kitt oder dicker Schellack in die Hohlräume rings um die Spulen eingegossen
werden, um sie sicher festzuhalten. Bei ungleichem Widerstand wird .ein verhältnismäßig
kleines Stück Widerstandsdraht in den Stromkreis der Spule geringeren Widerstands
eingeschaltet. Beispielsweise kann man vor jeder der mit gleicherWicklungszahl gewickelten
Spulen ein kurzes Stück Widerstandsdraht von etwa =o Ohm Widerstand - der üblicherweise
vorkommenden Abweichung vom Grundmaß -vorsehen. Die mit identischer Wicklungszahl
auf den üblichen Wicklungsmaschinen hergestellten Spulen werden durch Verschieben
der Anschlußklemmen auf dem Widerstandsdraht abgeglichen.
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Die Abb. 13 bis 2o zeigen weitere Abänderungen der Ankerform.
Bei dem Anker nach Abb. 13 ist die Stelle verringerten magnetischen Widerstandes
dadurch geschaffen, daß zwei Halbsegmente an diametral gegenüberliegenden Stellen
44 und 45 zusammengeschweißt sind. Der Punkt 44 übt die gleiche Wirkung wie die
Verbreiterung 29 gemäß der Abb. 3 aus.
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Bei dem Anker nach Abb. 14 besitzt der Teil 2,a aus nicht magnetischem
Stoff einen aufgebogenen Verstärkungsflansch 4o. Gleichzeitig ist hier eine Ausgleich-
und Dämpfereinrichtung angedeutet, bestehend in einem festen Dämpferflügel42 und
einem Gegengewichtselement 43, durch dessen Einstellung eine Ausbalancierung vorgenommen
werden kann.
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Bei der Ausbildung nach Abb. 15 und 16 ist die Stelle geringen magnetischen
Widerstandes durch eine Falte 46 erzeugt. Der Anker nach Abb. 16 hat einen verjüngten
Kreisquerschnitt. Bei 44 und 45 befinden sich Schweißstellen. Die Schweißstelle
44 ergibt wieder die Stelle verringerten magnetischen Widerstandes. Die Verschweißung
erfolgt nach Einführung der Ringhälften in die Solenoidspulen. Der Anker nach Abb.
18 besteht aus zusammengewickeltem magnetisierbaren Draht mit einem dicht gewickelten
Teil 47, dessen Wirkung der der Verbreiterung 29 entspricht, und lose gewickelten
Enden 48. Der Teil 49 kann aus magnetisierbarem oder unmagnetisierbarem Stoff bestehen.
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Der Anker nach Abb. =g besteht aus einem kurzen Stück Eisendraht im
wesentlichen gleichförmigen Querschnittes mit Wicklungen 75, 76, 77 ständig abnehmender
Höhe im mittleren Ankerteil. Die Enden 78 können wieder in der beschriebenen Weise
mit der Spindel in Verbindung gebracht werden. Der Anker nach Abb. 2o ist aus Blech
gleichförmiger Breite und Dicke hergestellt, in das Löcher von allmählich zunehmendem
Durchmesser 79 eingebohrt sind.
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Eine abgeänderte Instrumentform mit größerem Bewegungsbereich ist
durch die Abb. 21 bis 23 wiedergegeben. Der-Anker ist hier ein gebogener Metallstreifen
52 mit Bogenteilen in zwei verschiedenen Ebenen. Ein Teil aus ummagnetischem Metall
53 dient zur Abstützung. Die Spulen 2 und 3 sind übereinander angeordnet, und jeder
Teil des Ankers hat eine Stelle verringerten magnetischen Widerstandes 2g1.
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Abb.24 veranschaulicht eine andere Ausführungsform eines für dieses
Instrument geeigneten Ankers, der aus einem einzigen Blechstück durch Aufwickeln
gebildet ist.
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Bei der in Abb. 25 schematisch wiedergegebenen Anordnung sind die
Spulen 2 z und 3 a gleichachsig in Brücke zur Batterie 32 in einer Schaltung angeordnet,
die der der Abb. 4 entspricht. Zur Vergrößerung des Ausschlagbereiches sind die
Spulen auseinandergerückt. Der Anker 8o besitzt eine mittlere Stelle stark verminderten
magnetischen Widerstandes, von der zwei sich verjüngende Arme 83 nach beiden Seiten
in die Spulen hineinragen. Der Anker ist an den drehbar gelagerten Armen 84 mittels
des Stützkabels 85 gelagert. Ein zweites Kabel 87 trägt ein Gegengewicht 88 und
eine
Schreibfeder 81, die auf ein Registrierband 89
wirkt.