DE698189C

DE698189C - Vorrichtung zum Messen nach der Kompensationsmethode unter Radizierung der Messgroesse

Info

Publication number: DE698189C
Application number: DE1936S0124060
Authority: DE
Inventors: August Meyer
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1936-09-04
Filing date: 1936-09-04
Publication date: 1940-11-04

Description

Im Haup.tpatent 693· 336 ist eine Vorrichtung zum Messen nach der Kompensationsmethode unter Radizierung der Meßgröße mit durch die Meßgröße gesteuertem Servomotor beschrieben, bei der eine an einem zweiarmigen Hebel angreifende Feder durch den Servomotor unter Änderung des Angriffswinkels der Federkraft auf einem" Kreisbogen verschwenkt wird.

to Fig. ι zeigt die dafür verwendete Hebelanordnung. Mit 1 ist eine Membran o. dgl. angedeutet, auf die von der einen Seite die mit der gesuchten Größe in quadratischer Be-• ziehung stehende und für sie als Maß diets nende Kraft Q einwirkt. Die Kraft Q wirkt auf einen bei A drehbar gelagerten Doppelhebel 2. ein und versucht, ihn im Sinnendes, Uhrzeigers zu verdrehen. Andererseits wirkt auf den Doppelhebel eine Kompensationskraft P im entgegengesetzten. Drehsinne, die nach erfolgtem Ausgleich die gleiche absolute Größe wie die Kraft Q aufweisen muß. Die Kraft P ergibt sich aus der resultierenden Drehwirkung zweier Zugfedern 3 und 4, von denen die Zugfeder 3 mit ihrem einen Ende an einem festen Teil des Gehäuses o. dgl. befestigt ist und mit dem anderen Ende im Punkte!? am.oberen Teil des doppelarmi- gen Hebels 2 angreift. Nach erfolgter Kompensation wird von der Zugfeder 3 eine an dem Hebel 2 rechtwinklig angreifende Zugkraft von der konstanten Größe J? ausgeübt. Die zweite Zugfeder 4 greift am unteren Arm des Hebels im Punkte C an und ist hier drehbar oder leicht biegsam befestigt. Für den Fall, daß die Kraft Q gleich Null ist, entwickelt die Feder 4 dieselbe Zugkraft K. Das andere Ende der Feder 4 ist an einem Punkt 8 eines Zeigers 5 befestigt, der um eine durch den Punkt C gehende Achse drehbar ist, wie es aus der zugehörigen Seitenansicht der Fig. 2 näher ersichtlich-ist. Die Drehachse des Zeigers 5 ist mit dem Kompensationsantrieb gekuppelt. Beim Ausschwenken des Zeigers bewegt sich der Punkt 8 auf einer Kreisbahn 9, so daß in Abhängigkeit vom

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

■ ' August Meyer in Berlin-Marienfelde.

Ausschlagwinkel α von der Feder· 4 ein veränderliches Drehmoment auf den Hebel 2 ausgeübt wird. Das Kompensationsdrehmoment ergibt sich mit AB = AC = I₂ zu

P · I₁ = i£ · I₂ — K-I₂- cos α ~ΚΊ.₂[ϊ cos«). Die Kompensationskraft P wird also

P =

(χ — cos cc).

Entwickelt man cos α nach einer Reihe unter Vernachlässigung des dritten und der folgenden Glieder, so läßt sich dafür schreiben P = D · α², worin D eine Konstante bedeutet. Diese durch das Hauptpatent bekannte Anordnung nach Fig. 1 und 2 ist also für Messungen geeignet, bei denen zur Ermittlung der gesuchten Größe eine mit ihr in quadratischer Beziehung stehende Kraft gegeben ist.

Die zum Zeiger 5 gehörende Skala 6 wird zweckmäßig in der zu messenden Größe geeicht.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist der hohe Lagerdruck im Drehpunkt A. Beträgt der Ausschlagwinkel α ο Grad, so wirken die Zugkräfte der Federn 3: und 4 in derselben Richtung auf das Lager A, so. daß bei einer Federkraft K von z. B. 25 kg der Lagefdruck 50 kg beträgt. Das Lager muß also verhältnismäßig groß ausgeführt werden, und die mit dem Druck wachsende Lagerreibung beeinflußt die Genauigkeit und Empfindlichkeit der Messungen.

Die Erfindung beseitigt diese Übelstände durch eine neue Hebelanordnung, gemäß der die im Gleichgewichtszustand des Systems stets das gleiche Moment ausübende Kraft der Feder 3 und die auf einer Kreisbogenführung durch den Servomotor verschwenkbare Feder 4 am gleichen Punkte des Hebels angreifen, und zwar derart, daß die Federn bei dem Winkelausschlag o° gerade im entgegengesetzten Sinne wirken. Die Angriffspunktes und C fallen also zusammen; der Hebel 2 für die Übertragung des Kompensationsdrehmomentes braucht nur einarmig zu sein. Bei dem Winkelausschlag o° wird das Lager C jetzt überhaupt nicht durch die Federn belastet. Beim Ausschwenken der Feder 4 tritt zwar ein Lagerdruck auf, aber die Resultierende der beiden Federkräfte (das ist der Lagerdruck) ist immer noch geringer als die Zugkraft einer einzigen Feder, da praktisch nur Winkelausschläge bis zu 45 ° vorkommen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen als Ausführungsbeispiel die erfindungsgernäße Verbesserung der Anordnung nach Fig. 1 und 2, und-zwar gibt Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 3 von oben gesehen wieder. Der. Hebel 2 ist im Punktet drehbar gelagert. An seinem Endpunkte B greifen die Federn- 3 und' 4 an. Der Angriffspunkt für -die als Maß für die gesuchte Größe dienende Kraft Q ist in diesem Beispiel nicht zwischen Hebeldrehpunkt und Federangriffspunkt B gelegt, sondern in die Verlängerung dieser Strecke bei M. Für die Erfindung ist das belanglos, denn es kommt ja auf die Drehmomente der wirkenden Kräfte an. Weiter ist in diesem Beispiel dargestellt, wie die Anordnung getroffen werden könnte, wenn als Vergleichskraft Q der Druck eines Differenzmanometers 1 dient. Auf die linke Seite des Manometers möge z. B. der statische Druck einer Flüssigkeitsströmung, auf die rechte Seite der Gesamtdruck (statischer und' dynamischer Druck) wirken. Der resultierende dynamische Druck liefert dann die Kraft Q und ruft ein rechtsdrehendes Drehmoment hervor. Der Servomotor verstellt nun den Zeiger 5 und damit auch die Feder 4 um einen solchen Winkel a, daß das resultierende Moment .der beiden Federn . dem Drehmoment. der Kraft Q das Gleichgewicht hält!

In der gezeichneten Nullstellung der Feder 4 ist der tatsächliche Lagerdruck Null. Die Zugkräfte der beiden Federn heben sich auf, und der Differenzdruck des Manometers, d.h. die Kraft Q, ist ebenfalls Null. Der Lagerdruck ist am größten bei dem Maximalausschlag der Feder bzw. des Zeigers von 45°. in dieser Stellung ergibt die Rechnung oder zeichnerische Ermittlung (vgl. Fig. 5) bei einer angenommenen Federzugkraft von 25 kg einen von den beiden Federkräften herrührenden Lagerdruck R von etwa 20 kg. Zu diesem Wert ist noch die am Hebelarm I₁ angreifende Kraft Q vektoriell zu addieren, um den tatsächlichen Lagerdruck zu erhalten. >°° Durch einen hinreichend großen Hebelarm Z₁ läßt sich jedoclr immer erreichen, daß der tatsächliche Lagerdruck nur wenig größer wird als der von den beiden Federkräften allein herrührende Druck, z. B. unterhalb 25 kg bleibt.

Eine etwas abgeänderte Ausführung der erfindungsgemäßen Hebelanordnung zeigt die Fig. 6. Die Feder 4 und der mit ihr bewegbare Zeiger 5 sind beide um einen unverän- no derlichen Punkt B an dem Hebel 2 drehbar gelagert, und die Feder 4 wird mittels einer Rolle 7 auf der Kreisbahn 9 geführt. Ein besonderer Zeiger kann aber auch fehlen, wenn man die Feder 4 als Zeiger ausbildet oder wirken läßt. Für den Lagerdruck im Drehpunkt A des Hebels 2 ergeben sich dieselben Verhältnisse wie bei der Anordnung nach Fig. 3 und 4.

Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß auf den unteren Fahrtstufen, wo infolge des geringen dynamischen Druckes die im

Punkte M (Fig. 3 und 6) angreifende Verstellkraft des Hebels 2 klein ist, auch die Lagerdrücke klein sind. Mit zunehmender Fahrt und Ausschwenken der Feder 4 wächst zwar der Lagerdruck, aber gleichzeitig nimmt auch die Verstellkraft zu.

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Messen nach der Kompensationsmethode unter Radizierung der Meßgröße mit durch die Meßgröße gesteuertem Servomotor, durch den eine an einem Hebel angreifende Feder auf einer Kreisbogenführung mit ihrem einen Ende verschwenkt wird; nach Patent 693 336, dadurch gekennzeichnet,· daß die durch die verschwenkbare Feder j eweils erzeugte Kraftkomponente und eine weitere, im Gleichgewichtszustande des Systems stets das gleiche Moment ausübende, durch eine zweite Feder erzeugte Kraft am gleichen Punkte des Hebels in entgegengesetztem Sinne angreifen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen