DE594287C - Elektrische Neigungswaage - Google Patents

Elektrische Neigungswaage

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DE594287C
DE594287C DEH133351D DEH0133351D DE594287C DE 594287 C DE594287 C DE 594287C DE H133351 D DEH133351 D DE H133351D DE H0133351 D DEH0133351 D DE H0133351D DE 594287 C DE594287 C DE 594287C
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G7/00Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups
    • G01G7/02Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action
    • G01G7/04Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action with means for regulating the current to solenoids

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Description

  • Elektrische Neigungswaage Gegenstand des Hauptpatents ist eine elektrische Neigungswaage zur Auswiegung einer von einer beliebigen zu messenden Größe ausgeübten Kraft gegen eine mit dem Ausschlag der Waage veränderliche Gegenkraft, die statt von der Erdanziehung von einer durch die Waage veränderlichen - elektrischen Größe ausgeübt @ wird, die gleichzeitig zur Fernanzeige, Fernregistrierung oder Fernzählung der Meßgröße oder zur Betätigung von Signalen. oder Fernsteuerungen dient. Die elektrische Größe, z. B. Stromstärke oder Spannung, die von der Waage selbsttätig verändert wird, ist hierbei eine stetige Funktion des Ausschlages der Waage und wird bei Veränderungen der von der Meßgröße ausgeübten Kraft so mit dem Ausschlag der Waage verändert, daß eine neue Gleichgewichtslage erreicht wird. Die Waage selbst ist indifferent' in bezug auf die Erdanziehung, da sie von dieser nicht beeinflußt werden soll. Die von der elektrischen Größe ausgeübte Gegenkraft wird insbesondere durch stromdurchflossene Spulen hervorgebracht, die auf dem einen oder anderen Arm des Waagebalkens befestigt sind und mit konstanten Magneten oder anderen stromdurchflossenen Spulen in elektromagnetischer Wechselwirkung stehen. Durch die von der elektrischen Größe erzeugte Gegenkraft wird ein Drehmoment in der einen oder anderen Richtung auf die Waage ausgeübt, gleichzeitig aber auch eine abwärts, aufwärts oder seitwärts .wirkende Kraft. Im einen Falle wird der Auflagerdruck des Waagebalkens vergrößert, im anderen Falle verkleinert. Es kann sogar, da eingeringes Gewicht der Waage zwecks Verringerung der Reibung und Massenträgheit erforderlich ist, der Waagebalken in unerwünschter Weise vom Auflager abgehoben werden. Ferner werden durch die unvermeidliche Erwärmung der stromdurchflossenen Spulen entsprechend dem Stromdurchgang wechselnde Längenänderungen hervorgerdfem, die die Indifferenz der Waage gegenüber der Erdanziehung aufheben..
  • Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile beseitigt und gleichzeitig wird die Aufgabe gelöst, der elektrischen Neigungswaage eine einfache, raumsparende und für Serienherstellung geeignete Form zu geben. Dies wird dadurch erreicht, daß die elektrische Neigungswaage als indifferente Drehwaage ausgebildet wird, indem mittels eines auf der im Raum beliebig gerichteten Waagenachse symmetrisch angeordneten., richtkraftlosen elektrischen Drehinstruments, z. B. eines Drehspulinstruments ohne Richtkraft, die von der elektrischen Größe ausgeübte Gegenkraft nur als Drehmoment auf die in bezug auf die Erdanziehung indifferente Waage wirkt. Zweckmäßig wird ferner zur Übertragung der von der veränderlichen i\ießgröße ausgeübten Kraft auf die Waage mit deren Drehachse ein zweites, nur ein Drehmoment auf die Waagenachse ausübendes Drehinstrument, z. B. ein zweites richtkraftloses elektrisches Drehspuleninstrument oder eine hydrostatische Ringwaage, verbunden. Auf diese Weise werden alle störenden Einflüsse ausgeschaltet. die von den die zu messende Kraft oder die Gegenkraft übertragenden Einrichtungen ausgehen könnten. Zur vollständigen Erreichung des Erfindungszweckes muß ferner auch die mit der Waage in Verbindung stehende Einrichtung zur stetigen Veränderung der elektrischen Größe in Abhängigkeit vom Ausschlag der Waage so ausgebildet sein, daß nachteilige, -zur Störung der Indifferenz führende Längenänderungen, Veränderungen der Auflagerdrücke oder sonstige schädliche Rückwirkungen auf die Waage ausgeschlossen sind.
  • In der Zeichnung ist zunächst in Abb. i das allgemeine Schema der elektrischen Neigungswaage gemäß dein Hauptpatent dargestellt, während in Abb. 2 bis 13 eine Reihe von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäß verbesserten elektrischen Neigungswaage dargestellt sind.
  • In Abb. i ist i der Waagebalken. der auf einer Schneide 2 ruht. Auf den `Waagebalken wirkt in der einen oder anderen Richtung die von der veränderlichen Meßgröße ausgeübte Kraft 3. Ferner ist auf dem Waagebalken eine Spule 4 befestigt, der durch.die Leitungen 5 und 6 ein elektrischer Strom zugeführt werden kann und die so im Felde eines konstanten Magneten 7 angeordnet ist, daß beim Stromdurchgang eine senkrecht zum Waagebalken gerichtete Kraft in der einen oder anderen Richtung entsteht. 8 ist eine- Gleichstromquelle, die sowohl einen aus zwei Widerständen 9 und i o bestehenden Spannungsteiler mit Strom versorgt als auch einen zweiten parallel dazu geschalteten Stromkreis, worin ein Widerstand i i und ein zweiter veränderlicher Widerstand angeordnet ist. der aus zwei z. B. mit Quecksilber gefüllten Gefäßen 12 und 13 und einem Bügel 14 besteht. Der Bügel 14 ist isoliert am Waagebalken i befestigt. Je nach der Stellung des Waagebalkens tauchen die aus Widerstandsmaterial bestehenden Schenkel des Bügels i.l mehr oder weniger tief in das Quecksilber der Gefäße 12 und 13 ein, so daß ein kleinerer oder größerer `Widerstand zwischen diesen Gefäßen liegt. Da die Leitung 5 zwischen dem Widerstand i i und den Gefäßen 12, 13 und die Leitung 6 zwischen den Widerständen 9 und io angeschlossen ist, besitzen diese Leitungen eine Spannut- in der einen oder anderen Richtung gegeneinander. 3e nachdem ob der veränderliche Widerstand 1:2,13, i.i kleiner oder größer als der Widerstand 9 ist. Wenn z. B. die Kraft 3 nach unten gerichtet ist und zunimmt, wird der Bügel 14 tiefer in das Quecksilber der Gefäße 12 und 13 eingetaucht. Dadurch wird der Spannungsunterschied zwischen den Leitungen 5 und 6 größer und der Strom in der Spule .1 und die auf diese ausgeübte Kraft stärker, bis sie der Kraft 3 wieder das Gleichgewicht hält. Parallel zur Spule 4 ist zur Einstellung des Meßbereichs der Waage ein Justierwiderstand i 5 angeordnet. In die Leitung 6 sind an beliebig weit entfernten Stellen Anzeige- oder Regis-trierinstrumente, Zähler o. dgl., 16, eingeschaltet, zu denen ein zweiter Justierwiderstand i7 parallel geschaltet ist. Die Instrumente i6 zeigen, da die an ihnen liegende Spannung dem Stromdurchgang durch die Spule 4 proportional ist, diesen Stromdurchgang und damit die von der Meßgröße ausgeübte Kraft 3 an. Diese Ausführungsform der eleh-trischen Neigungswaage ist noch mit den eingangs angeführten -Nachteilen behaftet.
  • In Abb. 2 ist im Längsschnitt und in Abb. 3 in Draufsicht halb -schematisch eine verbesserte Ausführungsform der elektrischen Neigungswaage gemäß vorliegender Erfindung dargestellt. In einem Rahmen 18 ist auf Schneiden ig die Drehachse 2o der Waage gelagert. Auf dieser Drehachse ist konzentrisch eine hydrostatische Rin, vaage 21 bekannter Bauart befestigt, die aus einem ringförmigen Hohlkörper besteht, der an der höchsten Stelle durch eine Querwand 22 unterteilt und dessen untere Hälfte mit einer Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, gefüllt ist. Der zu messende Druckunterschied wird durch zwei sehr leicht biegsame Leitungen a3 über zwei Anschlußstutzen 2.4 beiderseits der Querwand 22 auf die Ringwaage und die in deren unterer Hälfte befindliche Flüssigkeit übertragen, und zwar entweder mittels eines Gases oder mittels einer leichteren Flüssigkeit, z. B. Wasser oder Öl. Änderungen des zu messenden Druckunterschiedes bewirken lediglich proportionale Änderungen des von der Ringwaage auf die Drehachse ausgeübten Drehrnoments, ohne sonst die Indifferenz der Waage oder die Auflagerdrüeke zu beeinflussen. Zur Erzeugung der von der elektrischen Größe ausgeübten Gegenkraft ist auf der Drehachse 2o konzentrisch die Drehspule 2; eines elektrodynaini:chen eisengeschlossenen Strommessers 26 befestigt. Die Drehspule 25 besitzt keine Richtkraftfedern oder sonstige Richtkraft, sondern ist in allen Stellungen, die sie beim Betriebe der Waage einzunehmen vermag, völlig indifferent. Auch wirken die zwischen ihr und dem festen Elektromagneten entstehenden Kräfte infolge der symmetrischen und, konzentrischen Anordnung so, daß auf die Drehachse nur ein Drehmoment ausgeübt wird, ohne daß sonst die Indifferenz der Waage oder die Auflager= drücke verändert werden könnten. Zur Dämpfung von Schwingungen ist mit der Drehachse 2o mittels eines Armes 27 ein in einem gekrümmten Zylinder 28 spielender Dämpfungskolben 29 verbunden. Zur genauen Einstellung völliger Indifferenz gegenüber der Erdanziehung dienen zwei mit der Drehachse 20 verbundene einstellbare Ausgleichgewichte 3o. Zur Veränderung der die Gegenkraft erzeugenden elektrischen Größe dienen, wie bei der in Abb. t dargestellten Ausführungsform, Tauchwiderstände, die jedoch zwecks Vermeidung von Störungen der Indifferenz ringförmig, ähnlich den bekannten Ringrohrwiderständen, ausgebildet sind. Auf der Drehachse 20 sind zwei ringförmige Rohre 31 und 32 aus Isoliermaterial befestigt, deren 'Untere Hälften mit Quecksilber gefüllt sind und die je zwei Widerstandsdrähte enthalten, zwischen denen und an deren Enden sehr leicht biegsame Zuleitungen 33 angeschlossen sind, die über Federn 34 mit Anschlußklemmenpaaren 35, 36 verbunden sind. Mit dem Klemmenpaar 35 ist eine Gleichstromquelle 37 verbunden. Von dem Klemmenpaar 36 wird der durch die Tauchwiderstände entsprechend dem Ausschlag der Waage veränderliche Strom abgenommen und über ein Klemmenpaar 38, Federn 39 und .sehr leicht biegsame Zuleitungen 4o durch die Drehspule :25, danach über ein Klemmenpaar 41 und Zuleitungen 42 durch den festen Elektromagneten des Strommessers 26 und schließlich. durch einen Justierwiderstand 43 geleitet. Parallel zum Widerstand 43 sind Instrumente 44 zur Fernanzeige o. dgl. geschaltet, die die Quadratwurzel aus dem auf die Waage einwirkenden Druckunterschied anzeigen. Parallel zur Drehspule 25 ist ein Justierwiderstand 45 geschaltet, durch den die Größenordnung des von der Drehspule 25 ausgeübten Gegendrehmoments in ziemlich weiten Grenzen verändert werden kann. Mit Rücksicht auf die Leichtigkeit und Empfindlichkeit der Waage ist es jedoch nicht angängig; sehr große Druckunterschiede oder Unterschiede sehr hoher Drücke unmittelbar durch die Waage zu messen. Aus diesem Grunde ist mit der Waage ein Druckwandler verbunden, der aus zwei auf einer gemeinsamen Drehachse 46 befestigten Ringwaagen 47 und 48 besteht. Die Ringwaage 47 hat einen mehrfach größeren Querschnitt wie die Ringwaage 48 und ist durch sehr leicht biegsame Leitungen 49 mit den Anschlußleitungen 23 der Ringwaage 21 verbunden. Von der Ringwaage 47 kann, wie dargestellt, der obere Teil fortgelassen werden, da die Sperrflüssigkeit dieser Ringwaage sich im Betriebe nur wenig verschiebt. Die durch die Leitungen 49, 23 verbundenen Räume über den Sperrflüssigkeiten beider Ringwaagen werden zweckmäßig mit einer leichteren Flüssigkeit gefüllt, um Volumenänderungen infolge wechselnder Drücke zu vermeiden. Auf die Ringwaage 48 wirkt über die biegsamen Anschlußleitungen 5o der zu messende Druckunterschied unmittelbar ein. Er ruft einen Ausschlag der beiden Ringwaagen 47 und 48 hervor, durch den an der Ringwaage :2i ein proportionaler kleinerer Druckunterschied erzeugt wird. Der Proportionalitätsfaktor läßt sich durch Wahl des Querschnitts- und Durchmesserverhältnisses und der Sperrflüssigkeiten der Ringwaagen 47 und 48 beliebig wählen. Auf diese Weise kann jeder zu messende Druckunterschied in einen proportionalen, im Meßbereich der elektrischen Neigungswaage liegenden umgewandelt werden. . Eine Einheitsausführung der Waage kann daher für alle vorkommenden Druckunterschiedsmessungen verwandt werden. An Stelle zweier gekuppelter Ringwaagen kann zur Druckwandlung auch ein Membrandruckwandler, wie in Abb. 4 dargestellt, dienen. An Hand dieser Abbildung wird das Prinzip der Druckwandlung noch besser verdeutlicht. 51 ist eine Dampfleitung, in der ein Staurand 52 eingebaut ist. Vor und hinter dem Staurand 52 sind an die Leitung 5 i zwei Druckentnahmeleitungen 53 und 54 angeschlossen, die mit zwei Membranen 55 und 56 verbunden sind. Diese Membranen sind im Randteil leicht biegsam, so daß sie einer geringen axialen Verschiebung keine Gegenkraft entgegensetzen. Die auf den Membranen 55 und 56 lastenden Drücke werden als proportionale Kräfte auf einen Waagebalken 57 übertragen, der auf einer Schneide 58 ruht. Das dem Druckunterschied am Staurand 52 proportionale Drehmoment des Waagebalkens 57 wird von diesem auf zwei ähnliche, jedoch größere und am größeren Hebelarm befestigte Membranen 59 und 6o übertragen, deren Druckräume, in denen ein proportionaler, jedoch wesentlich kleinerer Druckunterschied entsteht. mit der Ringwaage 2i der elektrischen Neigungswaage verbunden sind. Durch die Zwischenschaltung der Druckwandler zwischen den zu messenden Druckunterschied und die elektrische Neigungswaage wird nicht nur der Vorteil der Druckwandlung erzielt, sondern es werden auch alle Entlüftungsschwierigkeiten der in der elektrischen Neigungswaage befindlichen Ringwaage 2i nebst Zuleitungen 23 vermieden.
  • In Abb. 5 und 6 ist das Schema der Stromveränderung mit dem Ausschlag der Waage durch die ringförmigen Tauchwiderstände 31 und 32 dargestellt. Die Zahlen 25 bis 45, soweit vorhanden, haben die gleiche Bedeutung wie in Abb. 2 bis 4. Die ringförmigen Tauchwiderstände bestehen aus je zwei Widerständen 61 und 62, die durch je einen Leiter 63 verbunden sind. Die freien Enden der Widerstände 61 und 62 sind mit dem Klemmenpaär 35, 35', wie dargestellt, verbunden, die Leiter 63 dagegen mit dem Klemmenpaar 36, 36'. Bei der in Abb. 5 dargestellten Stellung befinden sich die unteren Hälften der Widerstände 61 urid 62 und die Leiter 63 unter dem Spiegel der Quecksilberfüllung, _ sind also kurzgeschlossen. An den Klemmen 36, 36' herrscht infolgedessen die gleiche Spannung, und es fließt kein Strom durch die feste Spule 26, die Drehspule 25 und die Anzeigeinstrumente 44. Bei der in Abb.6 dargestellten Stellung hat die Waage den größten Ausschlag nach einer Seite erreicht. Die Widerstände 62 - befinden sich ganz unterhalb und die Widerstände 61 fast ganz oberhalb des Quecksilberspiegels. Infolgedessen herrscht bei der Darstellung nach Abb.6 an der Klemme 36 die Spannung der Klemme 35 und an der Klemme 36' die Spannung der Klemme 35'. Der Spannungsunterschied zwischen den Klemmen 36, 36' ist also gleich der gesamten Spannung der Gleichstromquelle 37. Infolgedessen fließt durch die Drehspule 25 und die Anzeigeinstrumente 44 der größtmögliche Strom in der einen Richtung. In Abb. 6 ist ferner der Fall dargestellt, daß die Instrumehte 44 nicht die Quadratwurzel- aus der Druckdifferenz, sondern die Druckdifferenz selbst anzeigen. Der veränderliche Strom durchfließt daher nur die Drehspule 25, während durch die feste Spule des Strommessers 26 ein durch eine Eisen-Wasserstoff-Lampe 64 konstant gehaltener Strom fließt, dessen etwaige restliche Schwankungen außerdem durch entsprechend hoch gewählte magnetische Übersättigung des Eisens der festen Spule ausgeglichen werden.-Mit Rücksicht auf den Biegungswiderstand der Zuleitungen zur Drehspule 25 und zur Ringwaage 21 ist es zweckmäßig, den größten Ausschlag der elektrischen Neigungswaage so klein wie möglich zu halten, also schon bei möglichst kleinen Ausschlägen die größte Änderung der elektrischen Größe zu erreichen. In Abb. 7 ist eine Ausführungsform der elektrischen Neigungswaage nach Abb.2 dargestellt, die dieser Forderung Rechnung trägt. Die Drehachse 2o mit der Ringwaage 21 und der Drehspule des Strommessers 26 macht nur sehr kleine Drehbewegungen. Diese kleinen Drehbewegungen werden mittels eines Wärmestrahlsteuerwerks rückwirkungslos in vielfach größere Drehbewegungen der Drehachse 65 übersetzt, die die Tauchwiderstände 31, 32 trägt. Das Wärmestrahlsteuerwerk besteht aus einem Rahmen 66, der beiderseits eine schraubenförmige Bimetallfeder 67 trägt. Die beiden äußeren Enden der Feder sind mittels je einer Scheibe mit der Drehachse 65 verbunden. In der Längsachse der Bimetallfeder 67 ist ein Wärmestrahler 68 angeordnet, z. B. ein elektrisch erhitzter Glühdraht auf einem über die Achse 65 geschobenen feuerfesten Isolierrohr. Wenn die Stärke der Wärmestrahlung schwankt, tritt keine Drehung der Achse 65 ein, da die beiden Enden der Bimetallfeder 67 die Achse entgegengesetzt zu drehen suchen. Zwischen dem Wärmestrahler 68 und der Bimetallfeder 67 befinden sich zwei zylindrische drehbare Schirme 69 und 70, die mit Längsschlitzen versehen sind. Die Schlitze des einen Schirmes sind rechts und links von dem Rahmen 66 so zueinander versetzt, daß bei einer Drehung eines der beiden Schirme die Bestrahlung der Bitnetallfeder 67 rechts von dem Rahmen 66 zunimmt und links von dem Rahmen 66 abnimmt, oder umgekehrt. Die Längsschlitze der Schirme 69 und 70 sind schmal, so daß schon bei kleinen Winkeldrehungen eines der Schirme starke Unterschiede in der Bestrahlung und im Wärmezustand der beiden Hälften der Bimetallfeder 67 rechts-und links vom Rahmen 66 eintreten. Der Schirm 69 ist über einen Arm 71 mit der Drehachse 2o der elektrischen Neigungswaage starr verbunden. Der Schirm 70 ist mit einem lose auf der Drehachse 65 sitzenden Zahnrad 72 verbunden, das über ein an der Säule 73 befestigtes Zwischenräderpaar 74 mit einem fest auf der Drehachse 65 sitzenden Zahnrad 75 verbunden ist.
  • Die Wirkungsweise ist folgende. Wenn sich die Achse 2o um einen kleinen Winkel verdreht, wird der Schirm 69 um den gleichen Winkel mitgenommen. Hierdurch wird die Bestrahlung der beiden Hälften der Bimetallfeder 67 entgegengesetzt verändert, so daß die Achse 65 im gleichen Sinne gedreht wird wie die Achse 2o. Auch der Schirm 70 wird durch die Zahnradübersetzung 75, 74, 72 im gleichen Sinne wie die Achsen 2o und 65 gedreht, jedoch infolge der Übersetzung um einen viel kleineren Winkel. Durch die Drehung des Schirmes 70 wird die durch die Drehung des Schirmes 69 bewirkte Veränderung der Bestrahlungsverteilung allmählich nahezu ausgeglichen, so daß die Drehachse 65 wieder zum Stillstand kommt. Infolge der Übersetzung hat sich dann jedoch die Drehachse 65 um einen vielfach größeren Winkel gedreht als die Drehachse 20 und die Schirme 69 und 70.
  • Das Wärmestrahlsteuerwerk kann aber auch, wie schon im Hauptpatent angedeutet, unmittelbar zur Verschiebung der Quecksilbersäule der Tauchwiderstände benutzt werden. Eine solche Ausführungsform ist in Abb. 8 und 9 in Ansicht und im Schnitt dargestellt. Mit der Drehachse 2o der elektrischen Neigungswaage, die nur teilweise dargestellt ist, ist vermittels eines Armes 76 ein Schirm 77 verbunden, der sich zwischen einer von einem Sammelspiegel 78 teilweise umgebenen Strahlungsquelle 79 und zwei Öffnungen 8o und 81 befindet und je nach der Stellung der Drehachse 2o die eine oder andere Öffnung mehr oder weniger abdeckt. Unter den Öffnungen 8o und 81 befinden sich vier Gefäße 82, die teilweise mit einer leicht siedenden Flüssigkeit und teilweise mit einem permanenten Gas gefüllt und außen mit Kühlrippen versehen sind. Je zwei gegenüberliegende von den Gefäßen 82 sind mit einem der Rohre 83 und 84 verbunden, deren untere Hälften mit Quecksilber gefüllt sind. In den Rohren 83 und 84 befinden sich die schon in Abb.5 und 6 dargestellten Widerstände 61 und 62, die durch einen Leiter 63 verbunden sind. Je nach der Stellung des Schirms 77 werden die Widerstände 61 oder 62 durch die Verschiebung der Quecksilbersäule, kurzgeschlossen. Die Schaltung und Wirkungsweise ist die gleiche wie nach Abb. 2 und 5. Im Maße des Ausschlages der Waage wird die Bestrahlung der gegenüberliegenden Gefäße 82 entgegengesetzt verändert, und infolge der dadurch hervorgerufenen Temperatur-, Dampfdruck- undAusdehnungsänderungen in den Gefäßen 82 werden die Quecksilbersäulen im gleichen Maße verschoben, wodurch die Spannungsdifferenz zwischen den Leitern 63 in' entsprechendem Sinne verändert wird.
  • Die beschriebenen Einrichtungen dienten alle dem Zweck, diejenigen Einflüsse auszuschalten, durch die. die Indifferenz der elektrischen Neigungswaage gegenüber der Erdanziehung gestört werden könnte. In vielen Anwendungsfällen der elektrischen Neigungswaage ist nun eine besonders vollständige Ausschaltung jener Einflüsse dadurch möglich, daß die Drehachse der Waage als senkrechte spitzengelagerte Welle ausgebildet wird. Durch diese Anordnung wird es der Erdanziehung unmöglich gemacht, . irgendein Drehmoment auf die Drehachse auszuüben. Diese Ausführungsform ist besonders dann von Vorteil, wenn die von der zu messenden Größe auf die Waage ausgeübte Kraft durch ein elektrisches oder sonstiges mit senkrechter Achse anzuordnendes Instrument auf die Drehachse übertragen wird. Infolge der senkrechten Anordnung der Drehachse ist die Benutzung von Tauchwiderständen zur Veränderung des elektrischen Stromes höchstens in der Form des Wärmestrahlsteuerwerks nach Abb. 8 und 9 möglich. Dagegen läßt sich mit der senkrechten Drehachse leicht ein Flüssigkeitswiderstand verbinden, bei dem die Flüssigkeit selbst als Widerstand dient.
  • In Abb. io und ii ist ein Ausführungsbeispiel dieser Anordnung dargestellt. 2o bedeutet die senkrechte Drehachse der elektrischen Neigungswaage, die in einem Rahmen i8 in Spitzen gelagert ist. Auf der Drehachse 20 ist zur Erzeugung der Gegenkraft die Drehspule eines elektrodynamischen Strommessers 26 und zur Übertragung der von der zu messenden Größe ausgeübten Kraft die Drehspule eines zweiten elektrodynamischen Strommessers 85 o. dgl. befestigt. Ferner sind mit der Drehachse 20 zwei voneinander und gegen die Achse isolierte Arme 86 und 87 verbunden, die je eine Tauchelektrode 88 und 89 tragen. Diese Elektroden tauchen in zwei Rinnen 9o und 9i .ein, die mit einer Widerstandsflüssigkeit gefüllt sind und an deren Enden sich vier weitere Tauchelektroden 92 befinden, von denen je zwei diametral gegenüberliegende und zwei in der gleichen Rinne befindliche mit ungleichen Polen der Gleichstromquelle 37 verbunden sind. Je nach. der Stellung der Drehachse 20 verändert sich die Spannung zwischen den Armen 86 und 87 von einem Höchstwert über Null zum entgegengesetzten Höchstwert schon bei kleinen Drehwinkeln. Durch zwei sehr leicht biegsame Leitungen 93, 94 wird die veränderliche Spannung von den Armen 86, 87 abgenommen und der Drehspule des Strommessers 26 sowie den Instrumenten zur Fernanzeige usw. der -Meßgröße zugeführt.
  • Die. Verwendung der elektrischen Neigungswaage mit Flüssigkeitswiderstand wird allerdings eingeschränkt durch die Notwendigkeit des Flüssigkeitsersatzes infolge Verdampfung und teilweiser Zersetzung sowie durch die Gefahr leichten Verspritzens der Flüssigkeit bei Erschütterungen, die sich in vielen Fällen nicht vermeiden lassen. Für solche Fälle, die die Verwendung von Flüssigkeits- undTauchwiderständen ausschließen, gibt wiederum das Wärmestrahlsteuerwerk eine günstigeLösung, die zudem noch den Vorteil bietet, daß die mit der Drehachse verbundenen Stromzuleitungen auf die Mindestzahl beschränkt werden. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Abb. 12 und 13 dargestellt.
  • Mit der senkrechten; im Rahmen 18 in Spitzen gelagerten Drehachse 2o sind wiederum die Drehspulen der beiden Strommesser 26 und 85 verbunden. Ferner sind mit der Drehachse 20 mittels zweier Sektoren 95 und 96 zwei aus Abschnitten eines zur Drehachse konzentrischen Ringrohrs bestehende, symmetrisch ;gleiche Gehäuse 97 und 98 verbunden, die am äußeren Umfang einen Schlitz 99 besitzen. Die beiden äußeren Drittel ioo jedes Gehäuses sind gut wärmeableitend und außen mit Kühlrippen besetzt. Ihre Innenoberfläche ist durch Aufrauhung und Schwärzung gut strahlungsaufnehmend gemacht. Die mittleren Drittel ioi der Gehäuse 97 und,98 bestehen dagegen aus wärmestauendem Baustoff mit wärmespiegelnden Innenflächen und geringer Wärmekapazität. In jedes Gehäuse 97 und 98 ragen durch die Schlitze 99 drei aus Steatit oder ähnlichem feuerfestem Isolierstoff bestehende Stützen io2, die sich innerhalb der Gehäuse zu je einer den Gehäusequerschnitt nahezu ausfüllenden Scheibe erweitern. Zwischen den drei Stützen innerhalb jedes Gehäuses sind je zwei hintereinandergeschaltete Glühdrähte 103 aus Platin oder ähnlichem Material mit hohem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes ausgespannt. Den Glühdrähten 103 wird von einer Gleichstromquelle 37 Strom zugeführt, und zwar so, daß je zwei diametral gegenüberliegendeEnden der hintereinandergeschaltetenGlühdrähte, wie dargestellt, an ungleiche Pole angeschlossen sind. Die Stromzuleitung erfolgt dabei durch die hohlen Stützen io2. Zwischen den beiden Glühdrähten jedes hintereinandergeschalteten Paares sind- zwei Drähte 10q. und io' angeschlossen, die die veränderliche Spannung abnehmen. Die Wirkungsweise ist folgende. Beim größten Ausschlag der Waage nach einer von beiden Seiten stehen die mittleren Drittel ioi -der Gehäuse über zwei diametral gegenüberliegenden Glühdrähten 103, deren Temperatur und Widerstand durch die Wärmestauung stark steigen, während die anderen beiden Glühdrähte 103 infolge der starken Wärmeabstrahlung kaum zum Glühen kommen und einen entsprechend niedrigen Widerstand haben. Infolge dieser ungleichen Widerstandsverteilung entsteht zwischen den Drähten 10g. und io5 in bekannter Weise eine Spannungsdifferenz. In der Mittelstellung der Waage ist jeder Glühdraht zur Hälfte von wärmestauendem, zur Hälfte von wärmeableitendem. Gehäuse umgeben.. Alle vier Widerstände sind dann gleich, und die Drähte l o4. und tos haben keine Spannung gegeneinander. Von besonderem Vorteil für die elektrische Neigungswaage ist außer der völlig symmetrischen 2@usbildung der Gehäuse 97, 98, die auch bei waagerechter Drehachse 2o Störungen der Indifferenz ausschließt, und außer dem Wegfall jeder mit derDrehachse verbundenen Stromzuführung zu den veränderlichen Widerständen der Umstand, daß die Temperaturänderungen der Glühdrähte nur durch Veränderung der Wärmeabstrahlung erfolgen und nicht, wie bei den bekannten veränderlichen Glühdrahtwiderständen, durch Veränderung von kühlenden Luftströmen, die auf die Waage störende, von Zufälligkeiten abhängige Drehmomente ausüben würden. Ferner wird durch die Anordnung derwärmestauenden Gehäuseteileioi als mittlereDrittel auch die thermische Trägheit stark vermindert, weil die wärmestauenden Teile ioi zwischen beiden Endausschlagstellungen der Waage stets aufgeheizt bleiben, während von den wärmeableitenden Gehäuseteilen ioo stets die Hiilfte ihrer Länge völlig unbeheizt ist. Das in Abb. i2 und 13 dargestellte Wärmestrahlsteuerwerk ist daher besonders gut als Teil der elektrischen Neigungswaage zur stetigen Veränderung der elektrischen Größe in Abhängigkeit vom Ausschlag der Waage geeignet.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrische Neigungswaage nach Patent 547 385 zur selbsttätigen Auswiegung einer von einer veränderlichen Meßgröße ausgeübten Kraft gegen eine von einer elektrischen Größe, die in Abhängigkeit vom Ausschlag der Waage stetig veränderlich ist, ausgeübte Gegenkraft; gekennzeichnet durch Ausbildung der Waage als indifferente Drehwaage, indem mittels eines auf der im Raum beliebig gerichteten Waagenachse (2o) symmetrisch angeordneten, richtkraftlosen elektrischen Drehinstruments, z. B. eines Drehspulinstruments (25, 26) ohne Richtkraft, die von der elektrischen Größe ausgeübte Gegenkraft nur als Drehmoment auf die in bezug auf die Erdanziehung indifferente Waage wirkt.
  2. 2. Elektrische Neigungswaage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der von der veränderlichen Meßgröße ausgeübten Kraft auf die Waage mit deren Drehachse (2o) ein zweites, nur ein Drehmoment auf die Waagenachse (2o) ausübendes Drehinstrument, z. B. ein zweites richtkraftloses elektrisches Drehspulinstrument (85) oder eine hydrostatische Ringwaage (2i), verbunden ist.
  3. 3. Elektrische Neigungswaage nach Anspruch i und 2 mit hydrostatischer Ringwaage zur Messung von Druckunterschieden, dadurch gekennzeichnet, daß vor die Ringwaage (2i) ein z. B. aus zwei gekuppelten Ringwaagen (47, q:8) oder Membranen (55, 56, 59, 6o) bestehenderDruck-Wandler geschaltet ist, der große, den Meßbereich der Waage übersteigende oder zu kleine Druckunterschiede in proportionale, im Meßbereich der Waage liegende Druckunterschiede übersetzt. q..
  4. Elektrische Neigungswaage nach Anspruch i bis 3 mit Tauchwiderständen zur Veränderung' des die Gegenkraft erzeugenden elektrischen Stromes, dadurch gekennzeichnet, daß diese Tauchwiderstände in Form an sich bekannter Ringrohrwiderstände (31, 32) konzentrisch zur Drehachse (2o) der Waage mit dieser verbunden sind.
  5. 5. Elektrische Neigungswaage nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet; daß zwischen die Drehachse (2o) der Waage und die Tauchwiderstände (3i, 32) ein Wärmestrahlsteuerwerk (66 bis 75) geschaltet ist, das die kleinen Drehbewegungen der Waagenachse (2o) rückwirkungslos in größere Drehbewegungen der Drehachse (65) der Tauchwiderstände (31, 32) übersetzt.
  6. 6. Elektrische Neigungswaage nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (2o) der Waage senkrecht angeordnet ist.
  7. 7. Elektrische Neigungswaage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der senkrechten Drehachse (2o) der Waage diametral zwei in Flüssigkeitswiderstände (9o, 91) eintauchende Leiter (88, 89) verbunden sind, die beim Ausschlag der Waage durch ihre Bewegungen gegenüber einem oder mehreren anderen mit der Flüssigkeit verbundenen Leitern (92) die die Gegenkraft ausübende elektrische Größe verändern.
  8. 8. Elektrische Neigungswaage nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Drehachse (2o) der Waage das Gehäuse (97, 98) mindestens eines zum Glühen erhitzten elektrischen Leiters (l03) derart verbunden ist, daß es infolge der Drehbewegungen der Waagenachse (2o) gegenüber dem Leiter (1o3) verschoben wird, wobei das Gehäuse (97, 98) aus einem gekühlten, Wärmestrahl ünggut aufnehmenden Teil (ioo) und einem isolierten, wärmespiegelnden Teil (ioz)' derart zusammengesetzt ist, daß im Maße der Drehung der Drehachse (2o) die Wärmeabstrahlung des Leiters (1o3) und damit auch seine Temperatur und -sein elektrischer Widerstand vermehrt und vermindert wird.
  9. 9. Elektrische Neigungswaage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (97, 98) und Glühdrähte (103.) diametral zur Drehachse (2o) der Waage angeordnet sind. io. Elektrische Neigungswaage nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Glühdrähte (1o3) hintereinander angeordnet sind und das darüber befindliche Gehäuse (97, 98) so zusammengesetzt ist, daß der wärmespiegelnde Teil (1o1) in der Mitte und die wärmeableitenden Teile (ioo) an den Enden liegen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE950241C (de) * 1951-11-05 1956-10-04 Charles Eyraud Elektronisch gesteuerte Neigungswaage

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