DE813898C - Mengenmesser - Google Patents

Description

• Mengenmesser Die Erfindung l>ezieht sich auf Mengenmesser, hei denen in bekannter Weise der Meßwert durch eine elektromagnetische Kraft kompensiert wird.
• Da die von einem iNtengenmeßwertgeber (Differenzdrucksystem) ausgeübte Kraft sich quadratisch mit der A4ienge ändert muß die elektrische Kompensationskraft ebenfalls eine quadratische Charakteristik haben, was man in bekannter Weise durch ein elektrodynamisches System erreicht, dessen bejegliche Spule mit der Erregerwicklung in Reihe geschaltet ist. I)ie Steuerung eines solchen elektrodynamischen Systems muß in der Regel in einer irückenschaltung erfolgen. Dabei ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, daß die Nullstellung unsicher ist. Die Kraft, die das elektrodynamische System im kompensierenden Sinne auf den Meßwertgeber ausiil)t, ist ja unabhängig von der Stromrichtung. Man würde also auch dann eine positive Kompensationskraft erhalten, wenn der Strom nach Uberschreiten der Nullstellung in der Brücke seine Richtung in der Brückendiagonale, d. h. im elektrodynamischen System, umkehren würde. Praktisch würde also die Kompensationskraft nie Null werden können, das Meßgerät würde im Nullbereich labil sein. Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch behoben, daß die bewegliche Spule des dynamischen Systems unter dem Einfluß eines zusätzlichen konstanten Magnetflusses steht, der dem in Abhängigkeit vom Meßwert gesteuerten Magneten entgegenwirkt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Kompensationskraft schon bei einem kleinen positiven Stromwert zu Null wird. Wird- dieser kleine Stromwert unterschritten, so überwiegt der Einfluß des konstanten Magnetflusses den Einfluß des vom Meßwert gesteuerten Magnetflusses, und es entsteht eine negative Kompensationskraft. Es ist also dadurch ein stabiler Nulldurchgang geschaffen worden. Zur Überwindung des entgegenwirkenden Magnetflusses ist jedoch ein kleiner Strom erforderlich, der zu dem eigentlichen Meßstrom hinzutreten muß. Bei der Menge Null muß ein kleiner Strom fließen, damit dann noch der Kraft des zusätzlichen Magnetflusses das Gleichgewicht gehalten wird. Es findet also eine, wenn auch kleine, Verfälschung des Meßstromes durch den zusätzlichen Magnetfluß statt. In weiterer Ausbildung der Erfindung kann man nun den zusätzlichen Magnetfluß so bemessen, daß durch seinen Einfluß der Schwellenwert und Reibungsfehler eines im Stromkreis des dynamischen Systems eingeschalteten Stromzählers kompensiert wird. Bekanntlich haben alle Stromzähler gewisse Fehler, die auf Reibungseinflüsse zurückzuführen sind. Der Zähler läuft erst beim Überschreiten einer bestimmten kleinen Stromstärke an. Seine Charakteristik geht also nicht durch Null, sondern ist um einen Schwellenwert parallel verschoben. Die oben geschilderte Verfälschung des Meßstromes wird also bei geeigneter Bemessung ausgenutzt, um den natürlichen Meßfehler des Stromzählers auszugleichen. Es ergibt sich dadurch eine überraschende, bisher nicht erreichbare Meßgenauigkeit neben dem Vorteil des stabilen Nulldurchganges.
• Zweckmäßigerweise wird bei Mengenmessern mit kompensierendem Tauchspulsystem der zusätzliche konstante Magnetfluß dadurch erzeugt, daß neben dem Kern des Tauchspulsystems ein Permanentmagnetsystem angeordnet ist, dessen einer Pol schuh in die Tauchspule hineinragt. Der Aufwand zur Erzielung des geschilderten Effektes ist daher sehr gering.
• Die Erfindung ist im folgenden an einem schematisch hergestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• An dem Staurand I einer Gasleitung 2 ist ein Differenzdruckmembransystem 3 durch die Leitungen 4 und 5 angeschlossen. Das Differenzdrucksystem 3 überträgt seine Kraft auf einen bei 5 gelagerten Hebel 6. Dieser verstellt einen Widerstand 7, der mit einem Festwiderstand 8 und den Sekundärseiten 9, IO eines Transformators 11 unter Zwischenschaltung eines Gleichrichters I2 eine Wheatstonesche Brücke bildet. Am Hebel6 ist eine Tauchspule I3 eines elektrodynamischen Systems 14 befestigt. Die Tauchspule I3 ist mit der Kernwicklung I5 des elektrodynamischen Systems in Reihe geschaltet, und zwar liegen die beiden Spulen 13, 15 mit einem Stromzähler I6 in der Diagonale der Wheatstoneschen Brücke 7, 8, 9, IO. Ein Permanentmagnet I7 ist neben dem elektrodynamischen System I3, I4, I5 derart angeordnet, daß der eine Schenkel I8 in die Tauchspule 13 hineinragt. Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Der am Staurand I entstehende Differenzdruck ist dem Quadrat der in der Leitung 2 strömenden Gasmenge verhältnisgleich. Durch diesen Differenzdruck wird vom Membransystem 3 der Hebel 6 und damit der Widerstand 7 so lange verstellt, bis der das elektrodynamische System 14 durchfließende Brückenstrom auf die Tauchspule I3 dieselbe Kraft ausübt wie das Membransystem 3.
• Die Kraft des elektrodynamischen Systems 13, I4 ist, wie in Abb. 2 kurvenmäßig dargestellt, dem Quadrat des in der Brückendiagonale fließenden Stromes i verhältnisgleich. Der Strom i, der im Stromzähler I6 gezählt wird, ist also unmittelbar ein Maß für die Menge des in der Leitung 2 strömenden Gases. Wird die vom Membransystem auf den Hebel 6 ausgeübte Kraft zu Null, dann müßte auch in der Brückendiagonale kein Strom fließen, die Brücke also abgeglichen sein. Würde in diesem Zustand der Hebel 6 so verstellt, daß sich die Stromrichtung in der Brückendiagonale umkehrt, so würde in dem elektrodynamischen System I4 trotz der negativen Stromrichtung eine positive Kraft entstehen, wie in Abb. 2 durch den Kurvenast I8 angedeutet. Der Nullpunkt des Meßgerätes würde dadurch labil und das Gerät unbrauchbar sein.
• Durch den Permanentmagnet I7 wird auf den Hebel 6 eine zusätzliche Kraft ausgeübt, die im gleichen Sinne wirkt wie die von dem Differenzdrucksystem 3 ausgeübte. Das elektrodynamische System 3 muß also nicht nur die Kraft des Membransystems 3, sondern auch noch die von dem Permanentmagneten 17 ausgeübte Kraft kompensieren. Infolgedessen muß durch das elektrodynamische System noch ein kleiner Reststrom fließen, wenn die Kraft des Differenzdruciksystems Null ist, damit am Hebel 6 ein Kräftegleichgewicht herrscht. Wird dieser Reststrom durchVerstellung desWiderstandes7 kleiner, so wird der Hebel im Sinne einer Verkleinerung des Widerstandes 7 durch den Einfluß des Permanentmagnetsystems I3 verstellt. Der Nullpunkt des Gerätes ist also stabil. Graphisch läßt sich das, wie in Abb. 2 gezeigt, so darstellen, daß der quadratisch gesteuerten Kraft p des elektrodynamischen Systems eine lineare Kraft des Permanentmagnetsystems überlagert ist, so daß bei 19 ein Nulldurchgang stattfindet. In Abb. 3 ist schematisch die Drehzahlstromcharakteristik des Stromzählers I6 dargestellt. Der Zähler läuft an nach Erreichung eines Schwellenwertes A i. Die ideale Zählerkurve 20 ist daher um diesen Schwellenwert parallel verschoben. Man kann es nun so einrichten, daß der Reststrom, der im elektrodynamischen System fließt, A i wird, so daß dadurch der natürliche Meßfehler des Stromzählers ausgeglichen wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRUCHE I. Mengenmesser, bei dem ein in Brückenschaltung gesteuertes elerktrodynamisches System mit quadratischer Kraftstromcharakteristik dem Meßwert kompensierend entgegengeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Spule (I3) des dynamischen Systems (I4) unter dem Einfluß eines zusätzlichen konstanten Magnetflusses steht, der dem in Abhängigkeit vom Meßwert (3) gesteuerten Magnetfluß entgegenwirkt.
2. 2. Mengenmesser nach Anspruch I; dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfluß so bemessen ist, daß durch seinen Einfluß der Schwellenwert und Reibungsfehler eines im Stromkreis des dynamischen Systems (I4) eingeschalteten Stromzählers (I6) kompensiert werden.
3. 3. Mengenmesser nach Anspruch I oder 2 mit einem elektrodynamischen Tauchspulsystem zur Ausübung der Kompensationskraft, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Kern des Tauchspulsystems ein Permanentmagnetsystem (I7) angeordnet ist, dessen einer Polschuh (18) in die Tauchspule (I3) hineinragt.