DE871068C - Grenzwertschalter mit Hilfskraftquelle fuer Mess- und UEberwachungsgeraete - Google Patents

Description

• Grenzwertschalter mit Hilfskraftquelle für Meß- und Überwachungsgeräte Für die selbsttätige Überwachung von Meßvorgängen, insbesondere zur Meldung bestimmter Grenzwerte, oder bei Reglern versieht man die Meßinstrumente mit sogenannten Grenzwertschaltern, welche bei Erreichen des einstellbaren Grenzwertes einen mechanischen oder elektrischen Schalter betätigen. Die Anforderungen, welche an solche Grenzwertschalter gestellt werden, sind erheblich. Da .diese Schalter meistens das Erreichen eines gefährlichen Betriebszustandes melden sollen, wird von ihnen eine unbedingte Betriebssicherheit verlangt. Demgegenüber steht die Tatsache, daß die Meßinstrum:ente zur Betätigung der Schalter nur sehr geringe Kräfte aufbringen können.. Mit einem einfachen Berührungskontakt, an den der Zeiger anschlägt, ist das Problem .z. B. im allgemeinen nicht zu lösen. Man hat deshalb häufig sogenannte Servokraftschaltero benutzt, bei denen der Zeiger eine Hilfskraftquelle auslöst, tvelche die Energie für die Betätigung dies Schalters liefert. Im allgemeinen werden hierzu Fallbügel benutzt, die in regelmäßigen Zeitabständen die Zeigerstellung abtasten und dann robuste Schaltelemente bei Erreichen eines bestimmten Grenzwertes betätigen. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß diese Fallbügeleinrichtungen ziemlich kompliziert sind und eine verhältnismäßig große Abtastperiode von mehreren Sekunden haben. Für viele Zwecke ist eine derartige Zeitverzögerung zwischen dem Erreichen des Grenzwertes und der Auslösung des Schalters jedoch nicht zulässig. Es muß vielmehr gefordert werden, daß die Auslösung in Bruchteilen einer Sekunde nach Erreichen dies Grenzwertes erfolgt.
• Hierfür gibt die Erfindung eine Lösung, die sich insbesondere auch durch einen sehr einfachen mechanischen Aufbau auszeichnet. Die Erfindung besteht darin, daß der -Meßwerkzeiger des Meßinstrumentes beim Erreichen des Grenzwertes in den Zahnkranz .eines stetig angetriebenen Zahnrades oder Zahnbandes eingreift und daß die dadurch ausgelösten Kräfte und Bewegungen zur Betätigung :eines Schalters dienen. Die Betätigung des Schalters kann. in einfacher Weise. dadurch erfolgen, daß der Zeiger beim Erreichen des Grenzwerter als Kupplung zwischen dem umlaufenden Zahnrad oder Zahnband und dem Schalter dient. Eine andere Möglichkeit ist, daß der Zeiger beim Erreichen des Grenzwertes die Bewegung des Zahnkranzes hemmt und hierdurch .ein Schaltvorgang ausgelöst wird. Im allgemeinen wird der Zeiger, nachdem er in den Zahnkranz eingegriffen hat und die Betätigung des Schalters erfolgt ist, durch den Zahnkranz weiter festgehalten. Es. müssen deshalb besondere Vorrichtungen vorgesehen werden, welche die Freigabe des Zeigers .ermöglichen.-Dies kann entweder von Handerfolgen oder automatisch, nachdem der Meßwert unter den Sollwert gesunken ist.
• Im einzelnen sei die Erfindung am einem Ausführungsbeispiel für einen .elektrischen Schalter beschrieben. Das Meßwerk i (Abb. i), im vorliegenden Fall ein Drehspulsystem, betätigt den Zeiger 2, der den Meßwert an der Skala 3 anzeigt. Der Grenzwertschalter befindet sich auf einem Arm q., der um die Drehachse .des Meßwerkes drehbar angeordnet ist und vorn einem Zeiger 5 trägt, mit dem der Grenzwert auf der Anzeigeskala eingestellt wird. Vorn auf dem Arm q. befindet sich ein Zahnrad mit gegebenenfalls besonders geformtem Zahnkranz 6, das über die Achse 7 von einem kleinen Motor 8, am besten einem Synchronmotor, angetrieben wird. An Stelle des Zahnrades kann -auch ein Zahnband treten, wie es z. B. bei Bandsägen üblich ist. Unterhalb der Zahnradachse -ist die Wippe 9 .drehbar um die Achse io angeordnet. Sie greift mit zwei Armena.i und 112 an beiden Seiten .des Zahnrades vorbei. Die beiden Arme stehen etwas über den Zahnkranz hinaus. Die Bewegung -der Wippe wird durch die beiden,-An- -schläge 13 und 1¢ begrenzt, die sich gegen den Stift 15 legen. Die Wippe trägt eine Quecksilberschaltröhre 16.
• Erreicht der Zeiger den Grenzwert, so tritt eine auf ihm angebrachte schneidenartige Verdickung 17 in den Zahnkranz 6 des Zahnrades ein, wird von den Zähnen erfaßt und durch die Drehung des Zahnrades gegen -die beiden Arme i i und 12 der Wippe gedrückt. Hierdurch wird die Wippe gegen die Kraft der Feder 23 so lange gedreht, bis der Arretierhebel 14 gegen den Stift 15 stößt. Hierbei wird die Schaltröhre je nach Bedarf ein- oder ausgeschaltet -und in üblicher Weise ein Signal oder ein anderer Vorgang ausgelöst. Das Zahnrad kommt damit zum Stillstand.
• Ist di.eUrsache für -die Überschreitung des Grenzwertes beseitigt, so kamndurch einem leichten Eingriff von Hand der Zeiger wieder freigegeben werden. Hierzu können z. B. indem Zahnrad 6 zwei Löcher 18 angebracht sein, in die ein Schlüssel i9, wie Jer in Abb. -3 zu erkennen ist, eingeführt werden kann und durch den man dem Zahnrad eine leichte Drehung entgegen der üblichen Drehrichtung gibt.
• Diese Freigabe kann auch automatisch dadurch erfolgen, daß das Zahnrad nach seiner Arretierung periodisch einen Drehimpuls entgegengesetzt zur normalen Drehrichtung erhält. Hierzu wird zwischen Antrieb und Zahnrad eine Kupplung eingeschaltet, wie sie in Abb. 2, und 3 näher dargestellt ist. Die beiden Kupplungsteile 2o und 21 enthalten zur Drehachse schräg liegende Flächen, so daß bei Übertragung eines Drehmomentes axiale Kräfte auftreten. Diese axialem Kräfte werden durch die Feder 22 aufgenommen, die so stark ist, daß für die normale Bewegung des Zahnrades die Kupplung dauernd voll im Eingriff bleibt und das Zahnrad stetig dreht. Wird jedoch das Zahnrad nach Betätigung des Schalters arretiert, so bewegen sich die beiden Kupplungshälften übereinander weg, und das Zahnrad erhält jedesmal, wenn die in Abb. 3 gezeichnete Stellung @ überschritten wird., durch das Abgleiten der schrägen Flächen aufeinander einen Drehimpuls entgegengesetzt zur Drehrichtung. Hierdurch wird der Zeiger kurzzeitig freigegeben und hat Gelegenheit, falls .der Grenzwert unterschritten ist, aus dem Zahnkranz auszutreten. In jedem Fall kann eine zusätzliche Freigabe von Hand vorgesehen, sein.
• Außer den gezeichneten Anordnungen sind auch andere möglich, die in entsprechender Form wirken. So ist es insbesondere möglich, die Betätigung des Schalters durch eine einfache Arretierung der Drehbewegung des Zahnrades erfolgen zu lassen. Es gibt bereits Vorrichtungen, welche .dann ansprechen, wenn eine stetige Drehbewegung unterbrochen wird.; z. B. kann hierzu gleichzeitig mit dem Zahnrad eine kleine Pumpe angetrieben werden: Eine solche Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie auch dann ein Signal gibt, wenn durch irgendleine äußere Störung, insbesondere bei Wegbleiben des Antriebsstromes, das Zahnirad zum Stillstand kommt. Es empfiehlt sich, bei Anlagen, an deren Betriebssicherheit besondere Anforderungen gestellt werden, in jedem Fall eine Überwachung .dieser Drehung durch derartige Vorrichtungen vorzusehen, auch wenn andere Schaltvorrichtungen, wie sie z. B. in den Abbildungen dargestellt sind, benutzt werden.
• Die Anordnung von zwei Grenzwertschaltern, also von einem Minimum- und einem Maximumschalter ist ebenfalls möglich. Die beiden Zahnräder werden dann zweckmäßig von einem zentralen Zahnrad angetrieben.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Grenzwertschalter mit Hilfskraftquelle für Meß- und Überwachungsgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwerkzeiger (2, 17) .des Meßinstrumentes (r) beim Erreichen des Grenzwertes in den Zahnkranz (6) eines stetig angetriebenen Zahnrades oder Zahnbandes eingreift und dadurch ausgelöste Kräfte und, Bewegungen zur Betätigung des Schalters (1'1, 12, 16) dienen.
2. 2. Grenzwertschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeiger (2, 17) beim Erreichen des Grenzwertes als Kupplung zwischen dem bewegten Zahnkranz (6) und dem Schalter (11, 12, 16) dient.
3. 3. Grenzwertschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeiger (2, 17) nach Erreichen des Grenzwertes die Bewegung des Zahnkranzes (6) hemmt und hierdurch eine Schaltvorrichtung ausgelöst wird. q..
4. Grenzwertschalter nach,Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeiger (2, 17) durch den Zahnkranz (6) nach Erreichen des Grenzwertes festgehalten und durch Bewegung des Zahnkranzes (6) von Hand wieder freigegeben wird.
5. 5. Grenzwertschalter nach Anspruch i bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß ,der Zeiger (2, 17) unmittelbar nach der Schaltung automatisch wieder freigegeben wird.
6. 6. Grenzwertschalter nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche nach Betätigung des Schalters dem Zahnkranz (6) einen kurzzeitigen Bewegungsimpuls. in entgegengesetzter Richtung zur Antriebsrichtung geben.
7. 7. Grenzwertschalter nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Antrieb (8) und dem Zahnkranz (6) eine Kupplung (2o, 21) mit federnden Rasten eingeschaltet ist, welche bei Arretierung des Zahnkranzes diesem periodische Bewegungsimpulse in entgegengesetzter Richtung zur Antriebsrichtung gibt.