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Instrument zum messen veränderlicher Kräfte Vorliegende Erfindung
bezieht sich auf lnstrumente zum Messen und gegebenenfalls Aufzeichnen veränderlicher
Kräfte, z. B. des Druckes von Gasen oder Flüssigkeiten, bei denen die zii messende
Kraft durch eine einstellbare Gegenkraft ausgeglichen wird, und zwar mittels einer
Nullstellvorrichtung, durch die das von der zu messenden Kraft beeinfiußte bewegliche
Meßorgan des Instruments beim Ablesen oder Aufzeichnen der jeweiligen Größe dieser
Kraft in eine bestimmte Mittellage eingestellt wird.
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Bei solchen zur Ablesung nach der Nullinethode angeordneten Instrumenten
erfolgt die Einstellung des Meßorgans in die Mittellage mit Hilfe eines Nullzeigers
o. dgl., der durch eine Cbersetzung mit dem Meßorgan verbunden ist und seinen Bewegungen
folgt. Die Größe der gesamten Umstellbe-,N-egung der Nullstellvorrichtung von einer
bestimmten Ausgangslage aus dient dann als Maß der zu messenden Kraft, deren Größe
dann durch einen mit der Nullstellvorrichtung verbundenen Zeiger oder eine andere
Anzeigevorrichtung festgestellt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, die Einstellung des zum Anzeigen
der Größe des Ausgleichs, also auch der zu messenden Kraft, dienenden Zeigers zu
vereinfachen. Zu diesem Zweck ist der Zeiger so angeordnet, daß er einerseits der
Einstellbewegung der Nullstellvorrichtung.folgen kann, anderseits unter Kontrolle
des Meßorgans selbsttätig und unabhängig von der Bewegung der Nullstellvorrichtung
beim Erreichen einer gewissen Mittellage des Meßorgans festgehalten wird. Vorzugsweise
wird die Anordnung so getroffen, daß der Zeiger beim Umstellen der Nullstellvorrichtung
in der einen Richtung zwangsweise mitgenommen wird, dagegen beim Umstellen in entgegengesetzter
Richtung der Umstellbewegung unter Einwirkung einer verhältnismäßig schwachen Gegenkraft,
z. B. seines eigenen Gewichts, frei folgt und durch ein vom Meßorgan gesteuertes,
normal unwirksames, beim Durchgang durch die Mittellage des Meßorgans aber in Tätigkeit
tretendes Gesperre festgehalten wird. Der Zeiger, der die Größe des Ausgleichs anzeigt,
wird also beim Umstellen der Nullstellvorrichtung in die eine Endlage ebenfalls
in eine entsprechende Anfangslage gebracht, von der aus der Zeiger bei der rückwärtigen
Umstellung der Nullstellvorrichtung frei mitgeht, bis er in einer der Mittellage
des Meßorgans entsprechenden Lage festgehalten wird.
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Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung, die einige
Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt, näher beschrieben.
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Abb. i zeigt schematisch in Seitenansicht eine Ausführungsform der
Erfindung bei , einem Aneroidbarometer; Abb. z ist eine Einzelheit; Abb. 3 zeigt
ein Diagramm eines Aneroidbarometers nach Abb. i, und
Abb. 4. zeigt
eine Abänderung des übersetzungsgetriebes zwischen dem Meßorgan und einem seine
Bewegungen anzeigenden -Nullzeiger.
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Das von dem äußeren Luftdruck beeinflußte Meßorgan des als Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellten Aneroidbarotneters in Abb. i ist die bekannte Membran
in einer am Gestell des Instruments befestigten Membrandose i. Dem Einfluß des äußeren
Luftdruckes auf die Membran wirken eine umgebogene Blattfeder 2, deren eines Ende
am Gestell befestigt, deren anderes Ende mit der Membran verbunden ist, und eine
Schraubenfeder 3 entgegen, deren eines Ende mit dem freien Ende der Blattfeder 2,
deren anderes Ende mit dem einen Arm eines auf einer Schneide .4 gelagerten Hebels
5 verbunden ist. Der längere Arm des Hebels 5 trägt eine kleine Rolle 6, die unter
Einwirkung der Federspannung gegen die spiralförmig ausgebildete Kaxlte einer um
einen Zapfen 7 drehbaren Nockenscheibe 8 anliegt. Der kurze Arm des Hebels 5 trägt
einen ernporstehenden Zapfen 9, der normal gegen einen bei io gelagerten Zeiger
ii anliegt. Die Spitze des Zeigers läuft über eine Skala 12 und kann mit einem Schreibstift
versehen sein, der auf einem Registrierstreifen 13 schreibt.
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Die Blattfeder 2 hat einen Ansatz 1q., durch den die Bewegung der
Membran vergrößert auf einen Nullzeiger 15 übertragen wird. Die Übertragung erfolgt
bei der Ausführungsform nach Abb. i durch zwei gelenkig verbundene Stäbe 16, 16',
von denen der Stab 16' einen Ansatz des Nullzeigers 15 bildet, gegen die Wirkung
einer auf den Stab 16 wirkenden Feder 17, die sie in stumpfem Winkel zueinander
hält. Die Stäbe sind zwischen einem festen Lager 18 und einem am Ende des Ansatzes
14 vorgesehenen Lager i9 eingespannt.
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Der Nullzeiger 15 schaltet ein mit dem Zeiger i i zusammenwirkendes
Reibungsgesperre aus. Das Reibungsgesperre besteht aus einer Kugel 2o (Abb. 2),
die hinter einer mit dem Zeiger i i verbundenen senkrechten Platte 22 gegen eine
im Gestell fest angeordnete schiefe Ebene 21 anliegt, durch eine weiche Schraubenfeder
23 gegen die Kante der schiefen Ebene gedrängt, dadurch zwischen der schiefen Ebene
und der Platte 22 eingeklemmt wird und den Zeiger i i festhält. Wenn aber der Nullzeiger
i5 nach oben aus der Nullage ausschlägt, erfaßt sein freies Ende die Kugel 2o und
drückt sie gegen die Wirkung der Feder 23 nach öben, so daß der Zeiger ii frei wird
und unbehindert der Bewegung des Zapfens 9 beim Umlauf der Nockenscheibe 8 folgen
kann. Die Nockenscheibe 8 läuft in der Richtung des Pfeils 2q. um und kann durch
ein Uhrwerk o. dgl. gedreht werden, oder sie wird bei jeder Ablesung des Instruments
einmal von Hand umgedreht.
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In der auf der Zeichnung dargestellten Lage befindet sich die Rolle
6 des Hebels 5 auf dem höchsten Punkt der Nockenscheibe B. die Schraubenfeder 3
hat ihre größte Spannung, und die Membran der Dose i ist nach oben ausgebogen. Infolgedessen
wird das von den Stäben 16, 16' gebildete Knie gegen die Wirkung der Feder 17 nach
rechts hinausgedrückt, der Nullzeiger 15 wird nach unten geschwenkt und ist außer
Eingriff mit der Kugel 2o, die sich in Reibungseingriff mit der Platte 22 befindet
und den Zeiger i i in der eingenommenen Lage festhält. Wenn die Rolle 6 beim Weitergang
der Nockenscheibe 24 von der Nocke 25 abgleitet, wird die Spannung der Feder 3 plötzlich
aufgehoben, die Membran biegt sich nach unten aus, das Knie der Stäbe 1.6, 16' wird
von der Feder 17 zurückgezogen, und der Nullzeiger 15 wird nach oben gegen die Kugel
20 geschwenkt. Dadurch wird der Zeiger i i frei, der nun vom Zapfen 9 in seine Höchstlage
geschwenkt wird. Bei der Weiterdrehung der Nockenscheibe in der Richtung des Pfeils
wird die Feder 3 allmählich wieder gespannt, und gleichzeitig senkt sich der Zapfen
9, dem der Zeiger i i unter seinem Eigengewicht unbehindert folgt. Gleichzeitig
wird das von den Stäben 16, 16' gebildete Knie allmählich wieder nach außen gedrückt,
der Nullzeiger 15 schwingt nach unten, und die Kugel 2o wird von der Feder 23 gegen
die Unterkante der schiefen Ebene 21 geschoben. Wenn die Membran ihre Mittellage
einnimmt, der Nullzeiger 15 sich also in der Nullage befindet, gelangt die Kugel
2o eben in Reibungseingriff mit der Platte 22 und hält den Zeiger i i fest. Die
Bewegung des Zeigers i i von seiner oberen Endlage aus ist also ein Maß der Spannungszunahme
der Feder 3 unter Einwirkung der Nockenscheibe, also auch ein Maß des äußeren Luftdrucks,
der durch die Federspannung genau ausgeglichen ist, wenn der Nullzeiger 15 und die
Membran durch ihre Mittellagen hindurchgehen und der Zeiger i i gesperrt wird. Der
Zeiger i i bleibt also bei jeder Umdrehung der Nockenscheibe 24. in einer dem Luftdruck
entsprechenden Lage stehen und zeigt auf der Skala 12 den Druck an. Ein am Zeiger
i i angebrachter Stift zeichnet auf dem Streifen 13 das Diagramm nach Abb.3. Die
oberen Umkehrpunkte der Zickzacklinie liegen alle in gleicher Höhe, die der Höchstlage
des Zeigers i i entspricht. Die unteren Umkehrpunkte sind die, in denen die Spitze
des Zeigers i i stehe.tbleibt,
wenn der Zeiger gesperrt wird, liegen
also um so tiefer, je höher der Luftdruck zu diesen Zeiten ist.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. .4 sind die Stäbe io, 16' nach Abb.
i durch ein zwischen dem Ansatz 14 und einem festen Punkt im Gestell eingespanntes
biegsames Band 26 ersetzt, an dem ungefähr an der Mitte ein waagerechtes Band
27 angreift. Das Band ist an einem Bügel 29 finit Feder -28 befestigt, die
das Band 26 zu spannen sucht. Der Bügel 29 entspricht dem Nullzeiger 15 der ersten
Ausführungsform und regelt ähnlich wie dieser die Kugel 20.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt,
sondern kann in mannigfaltiger `'eise abgeändert werden. So kann der Zeiger i i
so angeordnet sein, daß er beim Spannen der Feder 3 zwangsweise umgestellt wird
und beim Entspannen der Feder frei folgt.