DE580603C - Integrator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Integrator, der aus einer umlaufenden, mit einer leitenden Belegung versehenen Trommel und einem auf dieser Belegung schleifenden Kontakt besteht, welcher nach Maßgabe der zu integrierenden Veränderlichen bewegt wird. Solange der Schleifkontakt die Belegung der Trommel berührt, wird ein Stromkreis geschlossen und dadurch eine Kupplung zwisehen einem Zählwerk und der ständig umlaufenden Trommel hergestellt. Je nach der Stellung des Kontaktes ist die Dauer eines Stromschlusses bei jeder Umdrehung entsprechend der Form der Belegung länger oder kürzer.

Bei dem soweit bekannten Integrator sitzt der Kontakt fest an einem drehbaren Hebel. Bei Änderungen in der Größe der Veränderlichen bewegt sich daher der Kontakt auf einem Kreisbogen. Man kann sich dieser Tatsache zwar durch geeignete Formgebung der Belegung anpassen, indessen entsteht trotzdem ein Fehler, der durch Änderung der Begrenzungslinie der Belegung nicht ausgeglichen werden kann.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß der Schleifkontakt parallel zur Trommelachse geführt ist.

Es ist bereits ein Integrator bekannt, der aus einer Walze mit teilweise verzahnter, der elektrischen Belegung entsprechender Oberfläche besteht. Bei diesem Integrator hat man das in die Verzahnung eingreifende, dem Schleifkontakt entsprechende und mit dem Zählwerk gekuppelte Ritzel zur Trommelachse parallel geführt. Indessen tritt bei einem derartigen Integrator ein Fehler nicht dadurch ein, daß man das Ritzel auf einer von der achsparallelen Bahn abweichende Bahn, z. B. auf einem Kreisbogen, führt. Mit der achsparallelen Führung hat man hier also nicht das erreicht, was durch die Erfindung erzielt wird.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einem Gasmesser, und zwar ist

Fig. ι ein senkrechter Schnitt durch das Gehäuse des Integrators,

Fig. 2 ein ähnlicher Schnitt durch den unteren Teil der Einrichtung, Fig. 3 eine Stirnansicht der Trommel,

Fig. 4 ein Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 2 und

Fig. 5 eine schematische Darstellung.

Eine Trommel 1 wird synchron mit einem Messer gedreht, durch den beispielsweise die Menge eines Gases gemessen wird, die durch eine Leitung einer Verbrauchsstelle zuströmt. Jede Umdrehung der Trommel zeigt mithin eine bestimmte Gasmenge an. Die Trommel

kann mit einem Zähler 2 gekuppelt sein, durch den die Gasmenge in Kubikmetern angezeigt wird.

Die soweit ^beschriebene Meßvorrichtung trägt einer Veränderung der Gasdichte nicht Rechnung. Um auch die Änderung der Gasdichte zu berücksichtigen, ist die Vorrichtung wie folgt ausgeführt.

Ein langer Hebel 3 kann durch bekannte Hilfsmittel entsprechend der Veränderung des Druckes des der Messung unterworfenen Gases verstellt werden, derart, daß die Einstellung des Hebels 3 dem jeweiligen Druck entspricht. Durch den Hebel wird ein Zapfen 4 über die Oberfläche der Trommel 1 in axialer Richtung bewegt, der in einem Schlitz des Hebels verschiebbar ist. Gemäß Fig. 4 ist der Zapfen 4 mit zwei voneinander unabhängigen Rollen 41 und 42 ausgestattet, von denen die eine in dem Schlitz des Hebels 3, und die andere in einem Schlitz einer Schiene 5 verschiebbar ist, die vor der Trommel 1 liegt. Die Lage des Zapfens 4 gegenüber der Zylinderfläche 1 entspricht dem jeweiligen Gasdruck.

In einer mit Isolation versehenen Bohrung des Zapfens 4 ist ein Leiter gelagert, dessen Kontakt 6 über die Oberfläche der Trommel ι schleift. Die Trommel besteht aus isoliereiidem Stoff und ist mit einem Belag 7 von leitendem Stoff versehen. Dieser Belag kann beispielsweise durch Metallisieren eines Teiles der Oberfläche der Trommel erzeugt werden. Die Form und Größe des Metallbelages 7, gemessen nach dem Umfang der Trommel, verändert sich in axialer Richtung. Der Kontakt 6 schleift daher je nach der Einstellung des Zapfens 4 nach einem größeren oder kleineren Bogen über den Metallbelag. Bei einer Zunahme des Gasdruckes verschiebt sich der Zapfen 4 von rechts nach links, so daß die Dauer des Kontaktes mit dem Metallbelag 7 während einer Drehung der Trommel zunimmt. Die Größe des Belages 7 ist derart bemessen, daß sie die Anzeige der Gasmenge entsprechend dem Gasdruck nach dem Gesetz von Boyle berichtigt. Tatsächlich kann die Berichtigung genauer vorgenommen werden, als durch Rechnung nach dem Gesetz von Boyle möglich ist. Denn bei steigendem Druck ergibt die Rechnung nach dem Gesetz von Boyle einen ziemlich großen Fehler. Durch entsprechende Gestaltung des Belages 7 kann dieser Fehler beseitigt werden. Wenn der Kontakt 6 über den Belag 7 schleift, so wird ein Stromkreis geschlossen, und wenn der Kontakt den Belag verläßt und über die isolierte Oberfläche der Trommel 1 schleift, so wird dieser Stromkreis unterbrochen. Solange der Stromkreis geschlossen ist, schaltet die umlaufende Trommel 1 ein Zählwerk 8 weiter, durch das die durchgehende Gasmenge unter Berücksichtigung des Druckes gemessen wird.

Wie schon bemerkt, unterscheidet sich die beschriebene Einrichtung von einem bekannten Integrator wesentlich dadurch, daß der Kontakt 6 parallel zur Trommelachse geführt ist, während er bei der bekannten Einrichtung fest an einem drehbaren Hebel, der etwa dem Hebel 3 entspricht, sitzt. In der schematischen Darstellung der Fig. 5 sei A, B, C die abgewickelte Belegung der umlaufenden Trommel 1, und zwar sei A, B die Kante, an der der Kontakt auf die Belegung aufläuft, A, C die Kante, an der er die Belegung verläßt. Es sei zunächst angenommen, daß der Kontakt, wie bei der" bekannten Einrichtung, auf einer Kreisbahn bewegt wird. Es sei nun ein Augenblick betrachtet, wo der Kontakt 6 die Kante A₃ B im Punkte D trifft. Während der nun folgenden Drehung der Trommel möge die Veränderliche zunächst konstant bleiben, bis der Kontakt den Punkt B erreicht hat, um dann plötzlich zu fallen, so daß der Kontakt einen Kreisbogen E, F beschreibt. In der Zeichnung ist die Krümmung dieses Bogens aus Deutlichkeitsgründen übermäßig stark gewählt. Nach Erreichen des Punktes F möge die Veränderliehe wieder konstant bleiben, so daß der Kontakt im Punkte G von der Kante A, C abgleitet. Das Zählwerk hat dann einen Wert addiert, der der Summe aus den Strecken/)^ und F, G entspricht. Diese Summe ist kleiner als die Strecke G, H, die addiert worden wäre, wenn sich der Kontakt beim Auflaufen auf die Kante A, B im Punkte H befunden hätte, wenn also die Veränderliche während des gesamten Gleitweges konstant geblieben wäre. Infolgedessen weicht der vom Zählwerk addierte Wert von dem theoretisch richtigen Wert ab.

Wollte man den so entstandenen Fehler durch geeignete Formgebung der Kante A, C ausgleichen, so müßte man die Kante durch einen Punkt Jf hindurchführen, derart, daß die Strecke G, K gleich der Strecke I, F ist, z. B. entsprechend der gestrichelten Linie der Fig. 5. Dann würde der richtige Wert für den Fall gemessen werden, daß der Kontakt bei D aufläuft und die Belegung bei K verläßt. Für den Fall aber, daß der Kontakt im Punkte H aufläuft und im Punkte K abläuft, würde nun durch das Zählwerk ein Wert addiert werden, der um die Strecke G, K zu groß wäre. Es ergibt sich mithin, daß der Fehler durch geeignete Ausbildung der Kante A, C nicht behoben werden kann.

Betrachtet man ferner den Fall, daß der Kontakt nicht auf einer Kreisbahn, sondern entsprechend der Erfindung geradlinig ge-

führt ist, so können Fehler der beschriebenen Art nicht auftreten. Denn die Strecke /, F ist hier stets gleich Null. Während also bei der bekannten Anordnung die Zwischenwerte, die die Veränderliche annimmt, während der Kontakt auf der Belegung schleift, das Meßergebnis fälschen, sind diese Zwischenwerte beim Integrator nach der Erfindung ohne Einfluß auf das Meßergebnis, ίο Bei dem obengenannten bekannten Integrator mit verzahnter Staffelwalze, bei dem das eingreifende Ritzel geradlinig und achsparallel geführt ist, würde ein Fehler der beschriebenen Art auch dann nicht eintreten, wenn man das Ritzel auf einem Kreisbogen führen würde. Denn wenn das Ritzel um eine Strecke /, F nach Fig. 5 gehoben wird, so führt es damit gleichzeitig eine Drehung aus, die dieser Strecke entspricht, da ja die Verzahnungen miteinander in Eingriff bleiben.

Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. ι bis 4 wäre für eine genaue Messung nur noch eine Berichtigung entsprechend der Temperatur erforderlich. Indessen kann der Temperaturfehler vielfach unbeachtet bleiben. Auch ist es möglich, ihn in bekannter Weise zu berücksichtigen.

Die Einrichtung zum Schalten des Zählwerks 8 von der Trommel 1 aus ist in Fig. 1 und 3 dargestellt. Das erste Zahnrad 9 des Getriebes des Zählwerks 8 ist auf der Welle der Trommel 1 vor einer Stirnseite derselben lose drehbar. An dem Zahnrade sitzt ein Kupplungsring 91, der mit einem oder mehreren auf der Trommel 1 angeordneten Kupplungskörpern zusammenarbeitet. Diese Kupplungskörper bestehen beispielsweise aus einem oder mehreren von der Trommel vorragenden Armen, die mit Reibungsdruck an den Kupplungsring 91 gedrückt werden können. Die Arme bestehen beispielsweise aus federndem Baustoff, und sie werden durch Elektromagnete entgegen der Spannung der Feder an den Kupplungsring 91 gedrückt. Die Elektromagnete liegen in dem Stromkreis des Kontaktes 6. In der Zeichnung sind zwei Federarme 10 auf zwei einander nach dem Durchmesser gegenüberliegenden Punkten der Trommel dargestellt. Diese Arme sind in einem gewissen Abstande vom Ende der Trommel befestigt. An ihren freien Enden sind sie in radialer Richtung beweglich. Im allgemeinen ragen sie über den Ring 91.

Auf der Trommel 1 sind entsprechend der Zahl der Arme 10 ein oder mehrere Elektromagnete 11 befestigt. Im allgemeinen sind die Arme 10 außer Berührung mit dem Ring 91. Werden aber die Elektromagnete 11 erregt, so werden die Arme entgegen der Spannung der Federn an den Ring gedrückt. Wird der· Stromkreis unterbrochen, so federn die Arme zurück. Die Arme 10 können aus nichtmagnetischem Stoff bestehen. In diesem Falle sind an ihnen Scheiben 12 aus weichem Eisen befestigt, die den Elektromagneten gegenüberliegen. Der Ring 91 und die Arme 10 besitzen einen Belag aus Gummi o. dgl.

Durch die beschriebene Einrichtung bewegt sich das Zahnrad 9 genau entsprechend der Erregung des Stromkreises. Solange der Stromkreis geschlossen ist, dreht sich das Zahnrad 9 zusammen mit der Trommel 1, wird der Stromkreis unterbrochen, so bleibt das Zahnrad 9 mit dem angeschlossenen'Zählwerk stehen. Sollte die Reibung in dem Getriebe des Zählwerks nicht ausreichen, um dieses bei Stromunterbrechung zum Stillstand zu bringen, so kann eine Bremsvorrichtung angebracht werden, um das Zählwerk sofort anzuhalten.

In dem Stromkreis 14 des Kontaktes 6 liegt eine Stromquelle 13.

Das dauernd mit der Trommel 1 gekuppelte Zählwerk 2 kann unter Umständen fortfallen. Indessen bietet es eine gewisse Kontrolle für die Anzeige des Zählwerks 8, insbesondere dann, wenn der Druck des Gases sich nicht ändert.

Die Arme 10 und die Elektromagnete 11 können auch getrennt von der Trommel 1 angeordnet werden, sie müssen sich aber mit ihr drehen. Man kann die Kupplung auch unter Verwendung eines Relais bedienen, das in dem Stromkreis 14 liegt. In diesem Fall wird man die Trommel 1 unmittelbar neben den Gasmesser legen, während das Zählwerk 8 an irgendeiner anderen Stelle angeordnet werden kann. Der Beobachter braucht sich daher nicht zum Messer hinzubemühen, um die Ablesung zu machen.

Der Integrator kann überall da Verwendung finden, wo eine veränderliche Größe über die Zeit integriert werden soll, sofern die veränderliche Größe sich durch die Lage eines in einer Führung verschiebbaren Körpers (Zapfen 4) wiedergeben läßt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Integrator, bestehend aus einer umlaufenden, mit einer Metallbelegung versehenen Trommel und einem auf der Belegung schleifenden, nach Maßgabe der zu integrierenden Veränderlichen bewegten Kontakt und einer Kupplung, die die Trommel mit einem Zählwerk so lange kuppelt, wie der Schleifkontakt auf der Belegung schleift, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkontakt (4, 6) parallel zur Trommelachse geführt ist.

2. Integrator nach Anspruch 1, da-

durch gekennzeichnet, daß die Kupplung aus einer mit dem Zählwerk (23) verbundenen Kupplungsscheibe (9), deren Kupplungsfläche zur Erhöhung der Reibung mit Auflagen von Gummi o. dgl. versehen ist, und aus an der Trommel (1) befestigten Armen (10) besteht, die durch Elektromagnete (11) in eine Stellung bewegt werden, in der sie die Kupplungsscheibe (9) mitnehmen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen