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Drelizahizähler Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
die Umdrehungen eines Rotors, z. B. des Flügelrades o. dgl. eines rotierenden Messers,
auf- elektrischem Wege derart einem Zählwerk mitzuteilen, daß dabei alle diejenigen
Kräfte ausgeschaltet sind, welche den Gang des umlaufenden Gliedes auch nur im geringsten
zu hemmen vermögen und dadureh, d. h. weil sie von dem zu messenden Mittel überwunden
werden müssen, Anzeigefehler verursachen.
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Bei bekannten Anordnungen mit elektrischer Kontaktgebung benötigt
man zur Stromübertragung nach außen Kontaktstellen, welche mit dem zu messenden
Mittel (Gas oder Flüssigkeit) in Berührung kommen. Dies führt bekanntlich zu Schwierigkeiten,
denn wenn die Kontaktstellen im erforderlichen Maße abgedichtet werden, wird auch
der Drehwiderstand des umlaufenden Gliedes ganz erheblich vergrößert und. die Zuverlässigkeit
der Messung in Frage stellt.
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Ganz besonders groß sind diese Schwierigkeiten dort, wo, wie z. B.
bei bekannten, unter Wasser -arbeitenden Geschwindigkeitsmessern für Schiffe oder
Wasserströmungen, eine vollständige Isolierung der Stromschlußvorrichtung unumgänglich
und auch die magnetische Mitnehmervorrichtung mitsamt ihrer vom Flügelrad angetriebenen
Welle in einem besonderen, von demjenigen der Stromschlüßvorrichtung getrennten
Gehäuse untergebracht ist. Bei diesen bekannten Anordnungen muß das von dem zu messenden
Mittel angetriebene umlaufende Glied sowohl - die Reibungskräfte an den als Lager
dienenden Stopfbuchsen in dem an der Wellenumdrehung nicht teilnehmenden Schutzgehäuse
wie auch die weiteren Bremskräfte überwinden, welche beim Umlaufen des Anzeigegebers
durch dessen Ventilatorwirkung einerseits und durch die in der die Magnete trennenden
Wand etwa entstehenden Wirbelströme andererseits hervorgerúfen werden, wobei die
letztgenannten Widerstände mit der Drehzahl erheblich an-- wachsen.
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Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen in dem zu messenden Mittel
zwischen
einer oder mehreren festen und einer oder mehreren mit
der Welle umlaufenden Elektroden als den Enden eines die Zählvorrichtung tragenden
Sekundärstromkreises eines Transformatorsystems bei jedem Aneinandervorbeigehen
ein Funke überschlägt, wobei die Anzahl der Funkenübergänge gemessen wird.
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Die Anwendungsmöglichkeiten dieser bekannten Anordnungen sind aber,
da sie ja nicht für die Messung eines jeden strömenden Mittels, beispielsweise nicht
für Wasser, geeignet sind und Funkenbildung in der Mehrzahl der Fälle unerwünscht
ist, äußerst gering. Will man aber ihr Anwendungsgebiet erweitern, wozu der Ersatz
der Elektroden durch Schleifkontakte und deren Isolierung erforderlich ist, dann
treten die eingangs erwähnten Schwierigkeiten auf.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung, welche alle diese Mängel beseitigt
und die gestellte Aufgabe in vollkommener Weise löst, ist ein Drehzahlzähler derjenigen
Gattung, bei welcher durch Stromimpulse eine jeden Stromstoß zählende Vorrichtung
betätigt wird und bei dem erfindungsgemäß ein mit der Meßwelle umlaufender und sich
dabei zeitweise schließender, als Sekundärstromkreis eines Transformatorsystems
ausgebildeter Leiter in einem von ihm getrennten, von einer Wechselstromquelle gespeisten
Primärstromkreis, in welchen die Zählvorrichtung eingeschaltet ist, Schaltimpulse
erzeugt.
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Die Erfindung wird beispielsweise in der Weise verwirklicht, daß
ein an der Welle, deren Drehzahl gemessen werden soll, angebrachter magnetischer
Leiter (z. B. ein Eisenrohr, Drahtbündel o. dgl.) oder auch diese Welle selbst ganz
oder teilweise einen Teil des Eisenkerns eines Wechselstromtransformators bildet,
wobei die Sekundärwicklung an dieser Welle oder an dem genannten magnetischen Leiter
angebracht und mit einem Kontaktgeber verbunden ist, während der die Primärwicklung
tragende übrige Teil des Eisenkerns des Transformators feststeht und die Welle beriihrt
oder nur durch einen sehr engen Spalt von ihr getrennt ist.
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Die Erfindung sei im folgenden an Hand zweier in der Zeichnung schematisch
dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
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In Fig. I der Zeichnung ist I die aus einem magnetisch nicht leitenden
Stoff bestehende Nabe eines Flügelrades mit den Flügeln 2. In ihr befindet sich
die magnetisch leitende Welle 3, deren Enden beispielsweise als Spitzzapfen in den
Lagern 4 am Bügel 5 laufen und von ihm festgehalten werden. Der Bügel 5 ist auch
magnetisch leitend und trägt eine Wicklung oder Spule 6. Die Welle 3 trägt eine
andere Wicklung oder Spule 7. Das System 3, 5 mit den beiden Spulen 6 und 7 bildet
ein Wechselstromtransformator mit 6 als Primär- und 7 als Sekundärwicklung, dessen
Magnetfluß durch die Welle 3 und den Biigel 5 geht.
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Die beiden Pole der Sekundärwicklung 7 sind mit zwei Kontakten 8
verbunden, die sich in einer zur Welle 3 konzentrischen, mit dem Flügelrad zwangsläufig
umlaufenden, im Inneren hohlen Trommel o. dgl. g befinden.
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In dieser Trommel 9 liegt lose eine Rugel IO, welche bei jeder Umdrehung
des Flügelrades 2 und damit der Trommel g die Kontakte 8 einmal schließt. An Stelle
der Kugel kann auch Quecksilber verwendet werden. Es wird also bei jeder Umdrehung
des Flügelrades die -Sekundärspule 7 einmal kurzgeschlossen.
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Durch die hermetische Einkapslung können Funken, wie sie bei der
Kontaktgebung leicht entstehen, auf keinen Fall mit dem zu messenden Stoff in Berührung
kommen. Diese Kontakteinrichtung bildet nicht den Gegenstand der Erfindung.
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Die Primärspule 6 erhält ihren Strom von der Wechselstromquelle II.
In deren Stromkreis ist eine jeden Stromstoß zählende Vorrichtung eingeschaltet,
beispielsweise ein Hubmagnet I2, dem in an sich bekannter Weise ein beweglicher
Anker I3 vorgelagert ist, der ein das Zählwerk 15 antreibendes Sperrad I; weiterschaltet.
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Bekanntlich wirken die Vorgänge im Sekundärkreis eines Transformators
auf den Primärkreis zurück. Fließt also im Sekundärkreis der Spule 7 durch die Schließung
des Kontaktes 8 ein starker Kurzschlußstrom, so fließt auch im Primärkreis der Spule
6 ein entsprechend starker Strom, der die Vorrichtung 12, I3, 14 in Tätigkeit setzt,
während der Leerlaufstrom bei offenem Kontakt 8 dazu nicht genügt. Es wird auf diese
Weise jede Umdrehung des - Flügelrades über den Zählwerksantrieb I2, I3, 14 am Zählwerk
vermerkt.
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Um den Leerlaufstrom unwirksam zu machen, kann bei 12 selbstverständlich
eine Kompensationswicklung angeordnet. werden, die unmittelbar von der Stromquelle
II gespeist werden kann. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die Primärspule
6 außerhalb der Rohrleitung 16. Sie kann bei entsprechender Isolierung auch im Rohrinneren
untergebracht werden. Die Kontakttrommel g kann selbstverständlich auch kugeliggestaltet
werden oder eine sonst geeignete Formgebung erhalten.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind erfindungsgemäß
zwei Transformatorsysteme 3, 4, 5, 6, 7 vorgesehen, in deren Magnetfluß, weil die
Welle 3 sich dreht, während die Magnetbügel 5 feststehen,
je ein
feiner LuftspaltI7 eingeschaltet ist.
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Bei Flüssigkeitsmessern ist es ein Flüssigkeitsspalt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind ,die beiden Sekundärspulen 7 mit den zugehörigen Kontakttrommeln g in getrennten
Schutzkapseln o. dgl. I8 auf der Welle 3 untergebracht, und die Anordnung ist erfindungsgemäß
so getroffen, daß die zur Sekundärspule7 des einen Transformatorsystems gehörigen
Kontakte 8 zu den entsprechenden Kontakten des zweiten Transformatorsystems um 1800
versetzt sind, so daß der Kontakt 8 des einen Systems geöffnet, wenn derjenige des
anderen Systems geschlossen ist und umgekehrt. Die Kontakte 8 werden also bei der
Umdrehung.der Rotorwelle 3 abwechselnd geöffnet und geschlossen.
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Die Flügel 2 sind hier am IJrnfang einer Scheibe 19 angeordnet, welche
auf der Welle 3 befestigt ist. Die beiden Transformatorspulen 6 werden durch eine
gemeinsame Wechselstromquelle II gespeist. In die den beiden Transformatorspulen
zugeordneten Stromkreise ist je ein Magnet 20 eingeschaltet. Diese Magnete sind
gewissermaßen Feldmagnete zu einem Polrad 22. Sie sind erfindungsgemäß so angeordnet,
daß sie beispielsweise um die I1F-fache Polteilung des Polrades 22 voneinander entfernt
sind. Die Polschuhe 2I sowie die Pole des Polrades 22 sind etwa in der in der Zeichnung
angedeuteten Weise ausgebildet, damit eine Drehung desPolrades 22*im Sinne des eingezeichneten
Pfeiles erfolgt, wenn die Magnete 20 abwechseln,d Strom erhalten. Das Polrad nimmt
dann das Zählwerk 15 mit, welches die Anzahl der Umdrehungen der Welle 3 vermerkt
Damit nun nicht etwa durch den Leerlaufstrom der beiden Transformatorsysteme Störungen
auftreten, können selbstverständlich auch hier wieder entsprechend gewählte Kompensationswicklungen
auf den Magneten 20 angebracht werden, deren Speisung unmitteibar von der Wechselstromquelle
II erfolgt.
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Man kann selbstverständlich statt nur zweier auch eine größere Anzahl
von Transformatorsystemen benutzen, so daß nacheinander mehrere Feldmagnete 20 wirksam
werden, welche um das Polrad 22 herum angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine
gleichmäßigere Drehung des Pol rades 22 erzielt.
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Um zu vermeiden, daß sich das Polrad 22 aus irgendeinem Grunde verdreht,
wenn in der Schaltpause die Magnete 20 stromlos bzw. wirkungslos sind, ist es wichtig,
dafür zu sorgen, daß jeweils der Kontakt 8 des einen Transformatorsystems so lange
geschlossen bleibt, bis derjenige des anderen Systems geschlossen ist, um sich erst
dann zu öffnen. Man erreicht dies am einfachsten beispielsweise dadurch, daß man
die Koiitakttrommeln g etwa bis zur Hälfte mit Quecksilber füllt. Dann bleibt der
eine Magnet 20 so lange unter Strom und hält das Polrad 22 fest, bis der andere
Magnet Strom erhält.
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Durch diese Maßnahme, welche jedoch nicht den Gegenstand der Erfindung
bildet, ist ein Weiterlaufen durch Schwung verhindert, wenn der Antrieb aufgehört
hat.
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Die Flügelradxrelle 3 ist samt den auf ihr befestigten Einrichtungen
in einen Schutzmantel 23 aus magnetisch nicht leitendem Werkstoff sngekleidet, welcher
bei 24 einen Ringspalt besitzt, in dem sich die Flügelradscheibe 19 dreht.
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Die Primärwicklungen 6 können bei entsprechend sorgfältiger Isolation
auch innerhalb der Schutzhaube 23 untergebracht werden.
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Die Welle 3, welche gleichzeitig einen Teil des Eisenkerns beider
Transformatorsysteme bildet, kann zur Vermeidung etwaiger gegenseitiger Störungen
der Transformatorsysteme selbstverständlich, aus drei Teilen bestehen, deren mittlerer
magnetisch nicht leitend ist.
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Es ist auch möglich, die Welle 3 selbst aus magnetisch nicht leitendem
Werkstoff herzustellen und einen besonderen magnetischen Leiter in ihrer Längsrichtung
anzubringen, beispielsweise ein Eisenrohr oder. Drahtbündel, auf welchem dann die
Sekundärwicklung sitzt.