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Elektromagnetische Kupplung für Meßwerke
Die Erfindung bezieht sich
auf eine elektromagnetische Kupplung für einen in einem Rohr leicht beweglich geführten
Anker für Meß'verke; und das Wesentliche besteht darin, daß der Magnet und der zwischen
oder vor seinen Polen bewegliche Anker aus Eisenlamellen zusammengesetzt sind, die
in gleichgerichteten, zu den Kraftlinien parallelen Ebenen verlaufen. Dies hat den
Vorteil, daß die Kupplung besonders stark ist, da Wirbelströme nicht nur im Magneten,
sondern auch im Anker verhütet werden, und daß infolgedessen der Elektromagnet den
durch einen Fühler gesteuerten 13ewegungen des Ankers sehr genau folgt. Mit solchen
Magneten und Ankern verseheneMeßwerke arbeiten daher sehr genau. Solche Kupplungen
sind beispielsweise für Wasserstandsregelungen von geschlossenen Kesseln, z. B.
Dampfkesseln, für Ein richtungen zum Regeln des spezifischen Gewichtes oder der
Konzentration von Lösungen in geschlossenen Kesseln u. dgl. oder auch für Geschwindigkeits-
bzw. Druckdifferenzregler besonders gut verwendbar. Zur Erreichung der Leichtgängigkeit
des Ankers kann dieser in üblicherWeise durch Rollen, die am Anker selbst oder an
einem dazugehörigen
Schwimmer öder an Stangen des Ankers angreifen,
oder auch durch Lenker geführt sein.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich; wenn in
den Stromkreis der Magnetspule ein Unterbrecher eingeschaltet ist, der den Stromkreis
periodisch (kurzzeitig) unterbricht.
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Hierdurch wird erreicht, daß während der kurzzeitigen Stromunterbrechung
der Anker nicht einseitig von einem Magnetpol angezogen wird, sondern sich frei
in die dem Istwert entsprechende Höhe einspielen kann. Auch hierdurch wird die Genauigkeit
der Regelung bzw. Messung erhöht.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn bei einem
auf Quecksilber schwimmenden Anker unterhalb des Blechpaketes ein unmagnetischer
Schwimmkörper, z. B. aus unmagnetischem Stahl, von solchem Auftrieb angeordnet ist,
daß das den Anker bildende Blechpaket oberhalb des sQuecksilbers getragen wird.
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Dies hat den Vorteil, daß magnetische Störungen, die durch das diamagnetische
Quecksilber verursacht werden, verhütet werden, so daß auch dadurch die Kupplung
besonders stark wird und die Anzeige- und Regelgenauigkeit verbessert wird.
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Der Anker nebst Schwirnmkörper wird vorteilhaft als formstabiler
Schwimmer flach ausgebildet, so daß er in seinen Führungen nicht zu Verkantungen
neigt und dadurch die Reibung des Ankers in seinen Führungen, besonders bei dem
kurzzeitigen freien Aufschwimmen, verringert wird.
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Zur Einstellung des Regelsollwertes bei.Druck-, Temperatur-, Druckdifferenz-,
Geschwindigkeitsreglern u. dgl., die mit einem auf Quecksilber schwimmenden Anker
arbeiten, kann mit Vorteil die Menge des !Quecksilbers veränderbar sein, indem beispielsweise
ein Ventil zum Ablegen oder Hineindrücken von Quecksilber in das Meßrohr vorgesehen
ist. Der das Meßrohr umgebende Elektromagnet kann dann auf einem Meß- oder Kontakthebel
gelagert sein, dessen Lagerstelle ortsfest sein kann.
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Nach einem- anderen Ausführungsbeispiel kann auch der Elektromagnet
höhenverstellbar eingerichtet sein, z. B. indem er auf einem Meß- oder Kontakthebel
angebracht ist, dessen Lagerstelle höhenverstellbar ist.
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In beiden Fällen schwingt der Meß- oder Kontakthebel bei beliebigen
Einstellungen des Sollwertes in der Nähe seiner NuIlage, so daß die LamelIen des
Magneten stets annähernd senkrecht zur Rohrachse verlaufen und die Abstände der
Magnetspule vom Rohr bei den Ausschlägen des Kontakt- oder Meßhebels annähernd unverändert
bleiben.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt
Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch eine elektromagnetische Kupplung eines Differenzdruckreglers
und Fig. 2 einen waagerechten Teilschnitt dazu.
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Zwei quecksilbergefüllte unmagnetische, rohrförmige Behälter I und
2 von zweckmäßigerweise gleichem aQuerschnitt sind an ihrem unteren Ende durch ein
Rohr 3 über einen Dreiweghahn.4 tuiteinander verbunden und mit ihrem oberen Ende
an ein mit einem Drosselrand 5 versehenes Rohr 6 zur Durchleitung von Gasen, Dampf
oder Flüssigkeiten angeschlossen, deren Geschwindigkeit gemessen werden soll. Die
Anschlußstellen 7 und 8 liegen dementsprechend vor und hinter dem Drosselrand 5.
An den Dreiweghahn 4 ist durch eine Leitung g ein Druckzylinder Io nebst von Hand
zu betätigendem Druckkolben I I angeschlossen, durch den bei entsprechender Stellung
des Dreiweghahnes 4 Quecksilber in die Gefäße hineindrückbar bzw. herausziehbar
ist, um den Quecksilberstand für jede beliebige einzuregelnde Druckdifferenz auf
die gewünschte Höhe zu bringen.
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In dem rohrförmigen Behälter I ist ein mit einem äußeren, aus Eisenlamellen
zusammengesetzten Elektroinagneten 12 zusammenarbeitender Anker I3 auf der :Quecltsilbermasse
schwimmend untergebracht, dessen unterer Teil 14 aus unmagnetischem Metall, z. B.
V2A--Stahl, und dessen mittlerer Teil 15 aus Pockholz oder Kunststoff, z. B.
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Phenolharz, besteht, während der obere Teil I6 aus Eisenlamellen zusammengesetzt
ist und die gleiche Dicke aufweist wie das Lamellenpaket des Ankers.
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13. Die drei Teile sind durch eine hohle Stange 17 nebst Schraubenmuttern
I8 und Spannscheibe 20 zusammengehalten, und die Stange 17 ist am oberen und unteren
Ende durch Scheiben2I geführt, die in dem Rohr I festgelötet sind und in der Mitte
ein Durchgangsloch für die Stange 17 aufweisen, dessen Innenkanten zur Verminderung
der Reibung zugeschärft sind. Die Stange ist in den Löchern mit geringem Spiel geführt.
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Der Anker I3 ist so flach ausgebildet, daß er auf der IQuecksilbermasse
stabil schwimmt. Die leichte unmagnetische Schicht 15 ist derart groß gewählt, daß
der eigentliche, aus Eisenlamellen bestehende Ankerteil I6 oberhalb des Quecksilberspiegeis
schwebt, so daß das Quecksilber die magnetischen Kraftlinien nicht stören kann.
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Der Elektromagnet 12 ist hufeisenförmig ausgebildet und trägt zwischen
den Schenkeln eine Spule 22, die zweckmäßig an einem mit einem Unterbrecher versehenen
Stromkreis angeschlossen ist, so daß der Strom und daher der Magnetismus in gewissen
Zeiträumen unterbrochen werden kann und der Anker I3 frei von den Führungsscheiben
21 aufschwimmt, wobei auch keine Verkantungen in den Führungslöchern 23 auftreten,
da ja der Anker I3 stabil schwimmt. Während der Stromunterbrechung stellt sich daher
der Anker I3 sehr genau auf den Istwert ein.
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Der U-förmige Elektromagnet 12 ist, zweckmäßig etwas oberhalb seines
Schwerpunktes, auf Spitzenlagern 24 waagebalkenartig gelagert, die an Auslegern
25 angreifen, die auf dem Lamellenpaket I2 durch Niete od. dgl. befestigt sind.
Ein an dem U-Magneten I2 befestigter unmagnetischer Hebel 26, z. B. aus Messing,
trägt Kontakte 27, 28, die mit einem Maximalkontakt 29 und einem Minimalkontakt
30 zusammenarbeiten, um einen Betriebsregelstrom oder einen Relais strom zu
steuern,
der seinerseits beispielsweise ein Motorventil in der Rohrleitung 6 zum Schließen
oder Öffnen beherrscht.
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Der Kontakt 30 ist auf einer Grundplatte 3I isoliert befestigt, während
der Kontakt 29 an einem auf der Grundplatte 3I befestigten Bügel 32 isoliert befestigt
ist. Die Grundplatte trägt ferner auch die Spitzenlager 24.
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Die Grundplatte 31 wird durch zwei schraubenförmig an ihr befestigte
Säulen 33 getragen, deren unteres Ende durch ein Loch 34 einer festen Grundplatte
geführt ist. Zur Höhenverstellbarkeit der Säulen 33 nebst Grundplatte 31 sind Muttern
35 vorgesehen, die auf den Säulen 33 verschraubbar sind und auf der festen Grundplatte
36 ruhen.
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Durch diese Höhenverstellung läßt sich der Elektromagnet 12 jedem
einzuregelnden Sollwert der Druckdifferenz vor und hinter der Stauscheibe 5 genau
anpassen, so daß seine dem Sollregelwert entsprechende Arbeitsstellung stets genau
waagerecht ist, damit die Kraftlinien die günstigste magnetische Kupplung mit dem
Ankerteil I6 ergeben.
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Die Höhenverstellung kann, wie oben erwähnt, auch durch Einpumpen
oder Ablaufenlassen von Quecksilber mittels des Kolbens II geschehen. In beiden
Fällen ist eine Feineinstellung des Elektromagneten I2 im Verhältnis zum Anker I3
für jeden gewünschten Sollwert möglich.
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Eine der beiden Höhenverstellungseinrichtungen ist unter Umständen
entbehrlich.
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Die elektromagnetische Kupplung kann eine sehr hohe Magnetkraft aufweisen,
und die Kupplung mit dem Ankerteil I6 ist dabei wegen der Lamellenform besonders
genau. Ein wesentlicher Vorteil ist, daß der Magnetismus durch Unterbrechung des
Stromes zeitweise unterbrochen werden kann, so daß der Anker 13 reibungslos frei
aufschwimmt und sich sehr genau auf den Istwert einstellt, so daß nach Wiedereinschaltung
des Magnetstromes der Betriebsstrom bzw. Relaisstrom sehr genau geschaltet wird
und die Regelung daher besonders genau wird.
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Die beschriebene Kupplung ist auch für andere Druckdifferenzregler
verwendbar. Die Kupplung ist auch für Wasserstandsregelung in geschlossenen Kesseln,
z. B. Dampfkesseln, für Einrichtungen zum Regeln des spezifischen Gewichtes von
Flüssigkeiten, zum Regeln der Konzentration von Lösungen in geschlossenen Kesseln
mit Vorteil verwendbar. In diesen Fällen wird der eigentliche Anker 16 auf einen
üblichen Schwimmer, z. B. aus Beton mit Gewichtsausgleich durch ein Gegengewicht,
gesetzt. Falls der Anker nebst Schwimmer nicht stabil schwimmen kann, kann die Stange
17 in üblicher Weise durch Rollen oder durch Lenker od. dgl. geführt sein.
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PATENTANSPRSCHE: I. Elektromagnetische Kupplung für einen in einem
Rohr leicht beweglich geführten Anker für Meßwerke, dadurch gekennzeichnet, daß
der Magnet und der zwischen oder vor seinen Polen bewegliche Anker aus Eisenlamellen
zusammengesetzt sind, die in gleichgerichteten, zu den Kraftlinien parallelen Ebenen
verlaufen.
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2. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,
daß in den Stromkreis der Magnetspule ein Unterbrecher eingeschaltet ist, der den
Stromkreis periodisch unterbricht.
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3. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem auf IQuecksilber schwimmenden Anker unterhalb des Blechpaketes ein
unmagnetischer Schwimmkörper, z. B. aus unmagnetischem Stahl, von solchem Auftrieb
angeordnet ist, daß das den Anker bildende Blechpaket oberhalb des Quecksilbers
getragen wird.
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4. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anker unterhalb des Blechpaketes einen Schwimmkörper aus Pockholz, Kunststoff,
z. B.
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Phenolharz, od. dgl. und unterhalb dieses Schwimmkörpers einen weiteren
Schwimmkörper aus unmagnetischem Schwermetall, z. B. unmagnetischem Stahl, aufweist.