DE658569C - Magnetoelastische Druckmessdose - Google Patents

Magnetoelastische Druckmessdose

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DE658569C
DE658569C DES115706D DES0115706D DE658569C DE 658569 C DE658569 C DE 658569C DE S115706 D DES115706 D DE S115706D DE S0115706 D DES0115706 D DE S0115706D DE 658569 C DE658569 C DE 658569C
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DE
Germany
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pressure
load cell
hollow cylinders
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force
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Expired
Application number
DES115706D
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Theodor Deeg
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens and Halske AG, Siemens AG filed Critical Siemens and Halske AG
Priority to DES115706D priority Critical patent/DE658569C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE658569C publication Critical patent/DE658569C/de
Expired legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/12Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
    • G01L1/127Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using inductive means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/12Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
    • G01L1/125Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using magnetostrictive means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

  • Magnetoelastische Druckmeßdose Es ist bekannt, zum Messen von Kräften von der bekannten Eigenschaft magnetischer Stoffe Gebrauch zu machen, daß ihre Permeabilität sich in Abhängigkeit von ihrer mechanischen Beanspruchung ändert. Der einfachen Konstruktion halber pflegt man als zweckmäßige Beanspruchung den Druck anzuwenden und nennt auf der oben angeführten physikalischen Erscheinung beruhende Druckmeßgeräte magnetöelastische Druckmeßdosen. Eine solche Druckmeßdose besteht in der Regel aus einem Eisenkörper, der einen geschlossenen magnetischen Kreis für die von einer oder mehreren von einem Wechselstrom durchflossenen Wicklungen erzeugten magnetischen Kraftlinien bildet. Dabei wird der von der Wicklung umgebene Teil des magnetischen Kreises häufig als zylindrischer oder hohlzylindrischer Kern ausgebildet, dessen Querschnitt der auftretenden Druckbeanspruchung entsprechend bemessen wird. Wenn also der Kern als Hohlzylinder ausgebildet ist, so wird seine Wandstärke um so größer gewählt, je größer die Druckbeanspruchung ist.
  • Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung derartiger Druckmeßdosen und besteht im wesentlichen in einer solchen Ausbildung des Meßkörpers, daß alle zur Messung herangezogenen Teile möglichst gleichmäßig von Kraftlinien durchsetzt werden. Zu diesem Zweck ist der Querschnitt der dem Druck unterworfenen, vorzugsweise von einem oder mehreren Hohlzylindern gebildeten bewickelten Teile des ferromagnetischen Körpers entsprechend der Eindringtiefe der magnetischen Kraftlinien bemessen. Die Eindringtiefe ist Dabei bedeutet 2 den spezifischen Widerstand des ferromagnetischen Werkstoffes in f die Frequenz des Wechselstromes und ,cc die der Magnetisierungskurve zu entnehmende maximale Permeabilität. Für den Fall, daß die höchste Randfeldstärke in das gesättigte Gebiet der Magnetisierungskurve fällt, kann it = 0,75 1c. gesetzt werden, wobei /(", die Gleichstrompermeabilität für die dem effektiven Wert des Wechselstromes entsprechende Randfeldstärke ist.
  • Einige Ausführungsbeispiele für eine solche Ausbildung sind in der Zeichnung dargestellt. Die Figuren ia und ib zeigen beispielsweise den Aufbau einer Druckmeßdose für Drucke von einigen Tonnen. Das eigentliche Druckstück besteht aus einem zylindrischen Körper i aus geeignetem ferromagnetischem Material: In diesen zylindrischen Körper ist eine axiale Bohrung 2 und eine schmale koaxiale Ringnut 3 eingebracht, und zwar so, daß von dem Körper i - abgesehen von einer festen Deckplatte - mir zwei achsengleiche Hohlzylinder 4 und 5 von geringer Wandstärke stehenbleiben. Abgeschlossen wird der Hohlraum der Ringnut 3 und der Hohlraum 2 durch eine zweckmäßig aufgelötete Grundplatte 6, die ebenfalls aus ferromagnetischem Material besteht. Die Wicklung ist in der Ringnut 3 untergebracht. Die Ringnut wird zweckmäßig möglichst schmal ausgebildet, um den Rückflußweg der Kraftlinien in- der Deckplatte des Körpers i bzw. in der Platte 6 möglichst kurz zu halten. Durch geeigneteWahl des Durchmessers der Dose kann man die Wandstärke der Zylinder 4 und 5 beliebig bemessen.
  • Die Wirkung der oben beschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß die Wandstärke der Hohlzylinder 4 und 5 trotz der verhältnismäßig hohen Drucke, die von den Hohlzylindern aufgenommen werden, so dünn gehalten werden kann, daß die Zylinderquerschnitte bei den zur Anwendung gelangenden Frequenzen vollständig mit Kraftlinien durchsetzt sind. Infolgedessen trägt der- ganze dem Druck ausgesetzte Werkstoff zu der das Meßergebnis bildenden Änderung der Stromaufnahme bei, so daß die Empfindlichkeit der Meßdose auf den höchst erreichbaren Wert gebracht ist.
  • Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung auch in einer anderen Richtung noch das Meßergebnis verbessert. Ist nämlich die Druckmeßdose so ausgebildet, daß der zur Messung herangezogene ferromagnetische Körper ungleichmäßig über seinen Querschnitt von Kraftlinien durchsetzt wird, dann können Fehler leicht dadurch entstehen, daß der Druck nicht vollkommen gleichmäßig über den Gesamtquerschnitt verteilt ist, sondern vorzugsweise entweder besonders stark magnetisierte Teile des Querschnittes trifft oder Teile, die besonders wenig Kraftlinien führen. Werden aber, wie bei dem Erfindungsgegenstand, alle Teile des Querschnittes etwa gleichmäßig von Kraftlinien durchsetzt, dann kann infolge der praktisch linearen Beziehung zwischen Druckbelastung und Änderung der Permeabilität eine ungleichmäßige Belastung der Dose das Meßergebnis nicht beeinträchtigen.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Fig. ua und 2b dargestellt, und zwar ist das dort gezeichnete Gerät für höhere Drucke als das in den Fig. ia, ib gezeichnete Gerät bestimmt. Die Dose gemäß Fig. 2 besteht aus zwei im wesentlichen gleichen zylindrischen Teilen ii. und 12 aus ferromagnetischem Stoff. In beide Teile sind drei konzentrische Ringnuten eingedreht, in denen die Wicklungen 13, 14 und 15 untergebracht sind. Ein in einer mittleren Bohrung sitzendes Zylinderstück 16 dient zur Zentrierung der beiden Teile ii und 12. Die Dosenteile können zweckmäßig wiederum durch Lötung fest miteinander verbunden sein.
  • Auch hier werden die zwischen den einzelnen Spulen stehenbleibenden Hohlzylinder aus ferromagnetischem Material zweckmäßig von einer Wandstärke gewählt, die etwa gleich der doppelten Eindringtiefe der Kraftlinien ist. Die gleichmäßige Durchmagnetisierung ist dabei am vollständigsten, wenn die Spulen gleiche Windungszahlen haben und derart hintereinandergeschaltet sind, daß die Felder zweier benachbarter Spulen entgegengesetzt gerichtet sind. Die Magnetisierung der zwischen zwei Spulen liegenden Hohlzylinder erfolgt dann durch beide Spulen gleichsinnig, und der Kraftfluß verteilt sich entsprechend den in der Abbildung eingezeichneten gestrichelten Linien um die Spulen. Bei gleichmäßiger Verteilung der Spulen über den ganzen Querschnitt des Meßkörpers wird wegen der geradlinigen Abhängigkeit der Permeabilität vom Druck auch dann von der Dose der richtige Gesamtdruck gemessen, wenn infolge ungleichmäßigen Angriffs der Kraft auf dieDose der Druck nicht gleichmäßig über die Dosenfläche verteilt ist. Die Wandstärke des außen stehenbleibenden Hohlzylinders aus ferromagnetischem Werkstoff braucht lediglich der Eindringtiefe der Kraftlinien zu entsprechen. In manchen Fällen kann man in bezug auf diesen äußeren ferromagnetischen Hohlzylinder von dieser Dimensionierung abweichen und die Wandstärke größer bemessen, wenn nämlich die Gefahr der Einwirkung von Fremdfeldern besteht oder wenn die Dose an einer Stelle verwendet wird, wo ihr Streufluß z. B. durch das Vorhandensein beweglicher magnetisch leitender Teile in ihrer Nähe wesentlichen Änderungen unterworfen ist.
  • In Fig. j ist lediglich im Längsschnitt eine Meßdose gezeichnet, die eine mechanische Ausführungsform der in der Fig, 2 dargestellten Dosenform zeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind nämlich die ferromagnetischen Hohlzylinder nicht aus dem Vollen gearbeitet; es sind viehhehr gleich lange Rohrteile ans ferromagnetischem Material 21 bis 24 konzentrisch zueinander angeordnet und an den Stirnflächen durch zwei Deckplatten a5 und 26, mit denen sie zweckmäßig verlötet werden können, zu einem festen Meßkörper vereinigt. Die Wicklungen 13 bis 15 liegen entsprechend. der Ausführunggemäß Fig.2 zwischen den konzentrischen Rohrabschnitten.
  • Es sind bereits magnetoelastische Druckmeßdosen bekanntgeworden, bei denen der Kern aus mehreren konzentrischen Hohlzylindern besteht, an die sich oben und unten je eine Druckplatte anschließt. Diese Platten dienen aber lediglich zur gleichmäßigen Druckübertragung, während der magnetische Rückschluß durch ein besonsonderes, den zu messenden Kräften nicht unterworfenes Schlußjoch erfolgt.
  • Bei dem Aufbau einer Meßdose gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, darauf zu achten, daß alle miteinander fest verbundenen Teile der Meßdose aus Stoffen gleicher Wärmeausdehnung bestehen, um '\@'ärmespannungen zu vermeiden.

Claims (4)

  1. PATENTAN SPRÜCHR z. Magnetoelastische Druckmeßdose mit einer oder mehreren von Wechselstrom durchflossenen Wicklungen, dadurch -gekennzeichnet, daß der Querschhitt der dem Druck unterworfenen, vorzugsweise von einem oder mehreren Hohlzylindern gebildeten bewickelten Teile des ferromagnetischen Körpers entsprechend der Eindringtiefe der magnetischen Kraftlinien bemessen ist.
  2. 2. Meßdose nach Anspruch z mit mehreren konzentrischen Hohlzylindern, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlzylinder aus je einem gleichzeitig einen Stirnabschluß bildenden vollen Werkstück herausgearbeitet sind.
  3. 3. Meßdose nach Anspruch z mit mehreren konzentrischen Hohlzylindern, gekennzeichnet durch eine derartige Schaltung der Wicklungen, daß die Hohlzylinder in bezug auf ihre Reihenfolge abwechselnd -in verschiedener Richtung magnetisiert werden. .
  4. 4. Meßdose nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßdosenkörper aus konzentrischen Rohrabschnitten und diese auf den Stirnseiten abschließenden und den magnetischen Rückschluß. bildenden Platten aufgebaut ist.
DES115706D 1934-10-13 1934-10-13 Magnetoelastische Druckmessdose Expired DE658569C (de)

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DES115706D DE658569C (de) 1934-10-13 1934-10-13 Magnetoelastische Druckmessdose

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DES115706D DE658569C (de) 1934-10-13 1934-10-13 Magnetoelastische Druckmessdose

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DE658569C true DE658569C (de) 1938-04-11

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ID=7533669

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DE (1) DE658569C (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2557393A (en) * 1943-12-22 1951-06-19 Rifenbergh Clare Morgan Electrical torque measuring system
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DE102011082487A1 (de) * 2011-09-12 2013-03-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Sensoranordnung zum Messen des Drucks in einem Druckgefäß

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