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Elektrischer Ferngeber zur Fernübertragung einer senkrechten Bewegung
In der Meßtechnik mit elektrischer übertragung des Meßergebnisses besteht häufig
die Aufgabe, eine senkrechte Bewegung auf entfernt von der Meßstelle angebrachte
Meßinstrumente zu übertragen. Ein Beispiel hierfür ist die Übertragung der Bewegung
eines Schwimmers zur Fernmeldung des Flüssigkeitsstandes in einem- Behälter. Ein
anderes Beispiel ist die Übertragung der Bewegung des auf deiner Quecksilbersäule
ruhenden Eisenschwimmerseines Mengenmessers - nach dem - Differenzdruckprinzip
oder auch der Bewegung einer in Öl oder Glycerin ruhenden Schwimmerglocke, die ebenfalls
in Verbindung mit einem Staurand als Mengenmesser dient. Ein weiteres Beispiel ist
die Übertragung der Bewegung des auf einem senkrecht nach oben gerichteten Dampfstrahl
schwebenden Eisenkörpers eines sogernannten Schwimmerdampfmessers.
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Zur Vermeidung von Fehlern durch Rei. bung und Abnutzung kommt es
darauf an, den elektrischen Ferngeber selbst und auch die mechanische Übertragung
auf denselben möglichst reibungsfrei zu gestalten, also Gleitkontakte, Stopfbüchsen
usw., zu vermeiden. Ferner müssen Fehler, die durch mangelbaften Kontakt entstehen,
vermieden werden, was durch Anwendung von Quecksilberkontakten erreichbar ist. Endlich
ist es erwünscht, daß der durch den Ferngeber- gesteuerte Strom nach einer beliebigen
Funktion des Hubes veränderlich sein kann, was die Anwendung :eines besonderen,
vom eigentlichen Ferngeber unabhängigen Stufenwiderstandes bedingt. - -Es sind bereits
Einrichtungen bekannt geworden, welche die genannten: Bedingungen teilweise- erfüllen.
So ist eine Einrichtung bekannt mit ringförmigem Quecksilberbehälter, welcher an
der senkrechten Bewegung--einer Flüssigkeit -teilnimmt, wobei Kontakte in das Quecksilber
eintauchen: Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie ein erhebliches Quecksilbergewicht
erfordert und daher !eine wesentlich zusätzliche Belastung des Schwimmers ergibt.
_ .-Eine andere Lösung verwendet einen senkrecht bewegten Verdrängerkörper -in Quecksilber.
Auch hierbei ergibt sich durch den Auftrieb des Verdrängers eine erhebliche Rückwirkung
auf das Meßsystem.
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Weiterhin benutzt man auch -als Ferngeber ,ein Ringrohr. Das Ringrohr
,erfordert jedoch eine Drehbewegung, die in vielen Fällen erst künstlich durch besondere
Mechanismen geschaffen werden muß. Die - vorgeschlagene Einrichtung erfordert dagegen
eine geradlinige Bewegung, die z. B. bei Gasmessern mit Schwimmern bereits vorhanden
ist. Beim Ringrohr sind. .die Widerstände in Form einer Platindrahtspirale im Rohr
selbst angeordnet und nehmen daher an der Bewegung teil.. Wegen des beschränkten
Raumes ist @es dabei keineswegs. möglich, eine Änderung des Widerstandes nach einer
beliebigen Funktion des Drehwinkels zu erzielen. Vielmehr erfolgt die Änderung proportional
oder nahezu proportional
dem Drehwinkel. Will man dagegen bei konstanter
Spannung einen dem Drehwinkel proportionalen Strom erzielen, so muß sich der Widerstand
nach einer Hyperbel ändern.
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Eine solche direkte Schaltung ist daher beim Ringrohr nicht möglich,
sondern @es mul3 stets eine Brücken- oder Kreuzspulschaltung angewendet werden.
Dies hat den Nachteil, daß einmal auch dann nur eine Annäherung an die Proportionalität
von Drehwinkel und Strom erreicht werden kann. Der Anschluß eines !elektrischen
Mengenzählers ist daher nicht möglich.
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Die von einem Fernsender zu: erfüllenden Bedingungen werden hiermit
nochmals kurz zusammengefaßt. Einmal muß die Rückwirkung auf -das Meß.system, z.
B. den Schwimmer, möglichst gering gehalten werden. Sodann ist erwünscht, daß der
Widerstand nach einer beliebigen, z. B. hyperbolischen Charakteristik gesteuert
werden kann, damit die sogenannte direkte Schaltung anwendbar ist.
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In Abb. i ist sein elektrischer Ferngeber angegeben, welcher im Gegensatz
zu den bekannten Einrichtungen diese Bedingungen erfüllt. Die Abbildung stellt den
Ferngeber grundsätzlich dar. Er besteht ierfindungsge= mäß aus seinem an der senkrechten
Bewegung teilnehmenden Quecksilberbehälter i, welcher durch einen Stutzen a und
einen Schlauch 3 mit feinem gläsernen Kontaktrohr 4 verbunden ist, derart, d;aß
im Kontaktrohr ¢ sich der Quecksilberspiegel auf die gleiche Höhe einstellt wie
im Behälter i und daher die Quecksilbersäule im Kontaktrohr gleichzeitig mit der
im Behälter i steigt und fällt, so daß die in das Rohr eingeschmolzenen Kontakte
5, je nach der Lage von i, zu einem kleineren oder größeren Teil geschlossen werden
und hierdurch der Stufenwiderstand 6 so gesteuert wird, daß der von der Stromquelle
7 gelieferte Strom sich nach einer beliebigen Funktion des Hubes des Behälters i
verändert. Zur Anzeige dient das elektrische Anzeigeinstrument B. Abb. a zeigt die
Anwendung des Ferngebers auf leinen Gasmengenmesser mit Schwimmerglocke in Verbindung
mit einem Staurand in an sich bekannter Ausführung. Behälter i ist unmittelbar mit
der Schwimmerglocke a durch die Stange b verbunden. Er befindet sich einschließlich
des Schlauches 3 im Druckraum. Der Schlauch wird daher nur mit dem geringen, vom
Quecksilber herrührenden statischen Druck belastet, so daß die Ausführung auch für
beliebig hohe Drucke, z. B. in Verbindung mit seinem Dampfmengenmesser, möglich
ist. Das obere Ende des Kontaktrohrs ist bei c mit dem Druckraum verbunden, damit
Änderungen des überdruckes auf den Quecksilberausschlag ohne Einfloß bleiben. Infolge
der Anwendung eines paraboloidförmigen Eintauchkörpers ist in bekannter Weise erreicht,
daß der Hub der Schwimmerglocke der Quadratwurzel aus dem Differenzdruck, also der
Menge proportional ist. Der Ferngeber ist daher so eingerichtet, daß der Strom proportional
zum Hube gesteuert wird durch entsprechende Abstufung der einzelnen Widerstände
des Stufenwiderstandes. Der Strom wirkt auf einen Mengenschreiber 8 und ein elektrisches
Zählwerk g. Das gläserne Kontaktrohr kann auch durch eine andere gleichwertige Einrichtung,
z. B. in Metall, mit isolierter Durchführung der Kontakte ersetzt werden. Auch .kann
der Stufenwiderstand selbst innerhalb des Druckraums angieordnet werden, so daß
nur eine elektrisch isolierte Durchführung nötig ist. An Stelle des Schlauches kann
auch ein Gelenkrohr verwendet werden.
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Das Kontaktrohr kann zur Erhöhung der Empfindlichkeit nach dem Prinzip
des Mikromanometers geneigt angeordnet werden.