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Mechanische Umwertungseinrichtung zum selbsttätigen Umwerten (Reduzieren)
von Meßgrößen auf einen Normalzustand des der Messung unterworfenen Mittels Es ist
bei Zustandsmes#sungen, insbesondere bei solchen, die an, gasförmigen oder flüssigen
Mitteln vorgenommen werden, also z. B. ibei Geschwindigkeits-, Mengen-, Heizwert-,
Dichtemes sungen u. d-gl., ZD ti vielfach erwünscht, die vom Geber des, Meß,-erätes
gewonnene Meß-größ.z selbsttätig auf einen, he-?Z stimmten Normalzustand, z. B.
hinsichtlich Druck, Temperatur, Zusammensetzung u. da I., des der Messung unterworfenen
Mittels umzuwerten (zu reduzieren). Diese Umwertung (Reduktion) geschieht grundsätzlich
durch Mültiplikation ider jeweils sich ergehenden Meßgröße mit dem, zur gleichen
Zeit 23 creiten(den Reduktions-faktor. Eine -bekannte Mögel lichkeit der selbsttätigen
Umwertung besteht darin, sowohl d.ie Meß:größe als auch den. Reduktionsf aktor in
elektrische Werte, z. B. Stromstärken, unizuwandeln und- durch geeignete Schaltungotn.
eine selbsttätigeMuiltiplikationdieser elektrischen,Werte herbeizuführen. Solche
Einrichtungen sind aIer in ihrem Aufbau ziemlich verwickelt, an da-s Vorhunidensein
ein-er elektrischenStromquellie mit genau regulierbarer Spannung gebunden und der
vorhandenen Schleifkontakte u. d-gl. wegen sehr empfindlich, so daß sie sehr sorgfältiger
Wartung ibedürfen.
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Es ist weiterhin eine rein mechanisch wirkende Um-#v,ertun#-s--inrichtun,:,
!bekannt. Hierbei sind ein -entsprechend der jeweils vorliegenden Meßgrößesich
einstellender
Meßgerätgeber und ein entsprechend dem jeweils geltenden Reduktionsfaktor sich einstellender
R--duziergerätgeber derart angeordnet, daß die Verstellrichtutgen dieser beilden
Geber senkrecht zueinander stehen. Ferner ist ein um einfestliegend-es Gelenk schwingbarer,
durch den Meßgerätgeber zu verschwedkender Hebel so vorgesehen, daß er sich parallel
zur VerstelInchtung des Reduziergerätgebers er-streckt, wenn der Meßgerätgeber seine
Nullstellung einnimmt. Mit dem 3
Hebel ist ein, Anzeigegliled in Porm eines
längs einer Bagenskala schwingenden- Zeigers fest verbunden.. Zwischen einer sich
parallel zur Reduziergerätgeberverstellrichtung erstreckenden Auflagefläche de-s
Meßgerätgebers und dem Hebel ist eiln als Rolle ausgebildetes Übertragungsglied-
angeordnet, das mittels eines Ledkers mit dem Reduziergerätgeber verbunden ist,
also idurch. diesen längs des Hebels verstellt werden kann. Durch diese Verstellung
des Übertragungsgliedes wird die Größe der Übersetzung -zwischen dem Meß#gerätgeber
und. dem Anzeigeglied der jeweiligen Größe des Reduktionsfaktors angepaßt und so
die Umwertung des Meßwertes erziellt. Eine solche Einrichtung hatden Mangel, daß,
bei gleichbleibendem Reduktionsfaktor, für gleiche Meßgerätverstellungen die Ausschläge
des, Anzeigegliedes verschieden groß weriden und daß, bei gleichbleibendem Meßwert.,
gleich große, aber verschieden üerichtete Änderungen des Reduktionsfaktors ebenfalls
verschieden große Anze.Igegliedventellungen bewirken, daß also die Anzeigegenauigkeit
eine sehr geringe ist.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer mechanisch wirkenden Umwertungseinrichtung,
welche sich bei einfacher Bauart durch große Anzeigegenauigkeit auszeichnet.
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Das Gerät nach der Erfindung enthält wie dass bekannte Gerät
je einen Meßgerätgeber und, einen Reduziergerätgeber, ideren Verstellrichtungen
senkrecht zueinander stehen" ferner einen vom Meßgerätgeber zu. verstellenden Schwinghebel,
der sich bei ider Nüllstellungdieses Gebers, parallel zur Verstellrichtung des Redkiziergerätgebers
erstreckt, weiterhin ein durch diesen Schwinghebel zu verstellendes Anzeigeglied
und> eine durch den, Reduziergerätgeber veränderbare Übersetzung zwischen dem Meß#-erätgeber
und dem Anzeigeglied. Erfindungsgemäß ist die Einrichtung zur Übersetzungsänder-ung
zwischen dem Hebel und, dem Anzeigeglied angeardnet, und zwar ist mit Adern Hebel
ein Zwischenglied (Verschiebeglied) verbunden, das längs des Hebels verschiehlich
ist, wobei seine Lage auf dem Hebel durch den Reduziergerätgeber bestimmt wird,
und das außerdem entsprechend der Hebelverschwenikung in der Verstellrichtung des
Meßgerätge[bers verschieblieh ist. Dieses Verschiebeglied ist mit dem Anzeigeglied
so verbunden, daß auf letzteres nur die in der Verstellrichtungdes Meßgerätgebers
erfolgenden Verschiebungen Übertragen. werden-.
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Diese Anordnung er-gibt bei einfacher Gestaltung und bei gleich geringer
Anizahl -der wesentlichen Teile wie bei der bekannten Einrichtung eine große Anzeigegenauigkeit.
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Es ist ein Rechengetriebe bekannt, bei dem ein um ein. festliegendes
Gelenk schwinigbarer Hebel durch eine KTaft belastet ist, idlie eine am Hebel angreifende
und längs des Hebels verschiebbare Meßido,se gegen ein festliegendes Widerliager
an7 drückt. Der hierbei in! der Meßdose auftretende Druck ist idann ein
-Maß für eine mathematische Verbindung (Multiplikation oder Dlivision) -der
einerseits durch die genannte Kraft, andererseits durch die Lag-- der Meßdose bestimmten
Größen. Bei diesem Getriebe muß der Hebelt so stark sein, daß er dieauftretenden
Kräfte ahne nennenswerte Durchbiegung aufnimmt; ferner ist die Meßdose stän(dig
durch die zwischen Hebel und- Wilderl.Pger wirksame Kriaft helastet; ihrer Verschiebung
wirkt also die durch dies-- Anpreßkraft erzeugte, entsprechend hohe Reibung entgegen.
Ein solches Gerät ist daher völlig unbrauchbar, wenn es sich darum handelt, mit
dennur sehr geringen. Kräften, wie sie ein Reduziergerätge g eber ohne allzu. große
Beeinträchtigung,:, seiner Einstellgenauigkeit ausüben kann, einen Meßwert auf den
Normalzustand umzuwerten. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Gerätes besteht
Üarin, !dia-ß die auf tden Hebel iibertragene Größe als Kraft auftritt, während
die Meßtechnik ganz allgemeinbestrebt ist, die zu erfassenden Meßgrößen gls ohne
weiteres sichtbare und deshalb auch leicht nachpriiiI.bare Größen, also als Wegstrecken
oder- als Winkelautsschläg ,e in Erscheinung treten zu lassen.
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Der Erfindungsgegenstand, hat dieser bekannten Einrichtung gegenübeT
den Vcrrtei.1, daß bei-de mathematisch miteinander zu verbindenden Größen
als Wegstrecken auftreten; in 4as Rechengetriebe werden also nur Verschiebungen,
aber keine Kräfte eingeleitet; id-emzu-fulge bleiben die Reibungswiderstände klein,
und es ergibt sich eine entsprechend hohe Einstellgenau-i-gIkeit. Auch das Errdergebnio
tritt als Wegstrecke auf und. ist deshalb ohne weiteres sichtbar und nachprüfbar.
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Die Zeichnung veranschaulicht in den Albb. i bis 4 mehrere Aueführungsbeispiele
des Erfindungsgegenständes in wesenhafter Darstellung. Die Abb.. i a dient zur klareren
Darstellung der geametrischen Verhältnisse des Beispiels niach Abb. i. Übereinstimmende
Teile verschiedener Abb#ltd-ungen sind, gleich bezeichnet.
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Es bedeutet io das VersteUglied des nicht dargestellten Meßgeräfigebers,
2o id-as. Verstellglied ides Reduziergerätgebers 1.8, dessen VerstdIlbewegung senkrecht
zu. der des Verstellgliedes io gerichtet ist, 12 das Schwenkgelenk eines Schwinghebels
13, der durch das Verstellglied. io verschwenkbar ist, 3o ein an den Schwinghebell
13 mittels Schiebegelenkes 28 gelenkig und längs ;des Schwinghebels
verschiebilich angeschlossenes, zugleich in Führungen 3 1, 32 parallel
zur Verstellrichtung des Meßgerätgeberverstellgliedes io verschiebliches GIlied,
in folgendem Verschiebeglied genannt, 4o eine längs einer Skala od.,dgl. verschiebliche
Aazeigevorrichtung (Zeiger, Schreilbstift ad. dgl.), auf welche die
parallel
zur Verstelllrichtung des Verstellgliedes io erfolgend-en Verschiebungen des Zwischengliedes
30
übertragen werden.
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Bei der Einrichtung nach Abb. i Ist der Schwinghebel 13 mit seinem
Gelenk 12 an das alls Sta2nge ausgebildete und in seiner Führung :21 verschiebliche
Verstellglied 2o des Reduziergerätgebers 18 angeschlossen, andererseits mit seinem
Ende 14, das eine Rollie 15 trägt, in einer Kulisse 36 verschieblich, die
am äußeren Ende des ebenfalls als Stange. ausgebNdeten, in einer Führung
39 verschiebiliohen Verstellgliedes io des Meßgerätgebers angebracht ist.
Das längs des Schwinghehells 13 verischiebliche Verschiebeglied 30 iSt in
den festliegenden Führungen 3 1, 32 so geführt, daß es sich
beiden Schwingbewegungendes Hebels 13 parallIel zur Stan-e io verschieben kann.
Das als Zeiger oder Schreibstift aus-ebilidete Anzeigeglied40 ist mit dem Verschiebeglied
3o fest verbunden. Bei der Niullage des Meßgerätgebers liegen, wie in Üer Zeichnung
dargestellt, Stanige:2o, Schwinghebel 13 und Kulisse 36 in einer Richtung,
so# daß irgendeine Verstellung des Reduziergerätgebers 1.8 keinerlei Verschiebung
des Verschiebegliedes 30,hervorruden. kann. Die Anordnung ist se getroffen, daß,
Ader Gelenkpunkt 1:2 des Schwinghebels 13 beim Normalzustand des der Messung
unterliegenden, Mittels diejenige Lage (Normallage) ein-nimmt, ibei welcher die
Ausschläge des Meß-gerätgebers 37 unmittelbar den Skalenwerten der Verschiebung
des Zeigers 4o entsprechen.
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Die Einrichtung wirkt wie folgt: Erfährt der Zustand des der Messung
unterliegenden Mittels eine Änderung gegenüber dem Normalzustand, so verschieibt
der Re-duziergerätgeber 18 den Gelenkpunkt 12 und somit auch den Schwinghebell 13
-in der einen oder anderen Richtung; dadürch ändert sich das Übersetzungsverhältnis
zwischen der Ve-rstellung (des Me%-erätaebere und derjenigen des Verschiebegli#edes
30 derart, daß nunmehr die dem Zeigerausschlag entsprechenden Skalenwerte
die umgewertete Meßgröße angeben,.
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Es sei (vgl. Abb. i) A der Ansschlag des Meß,-gerätgebers,
in die dem Ausschilag A entsprechende Verstellungdes Verschiebegliedes 3o
beim Normalzu-stand, m = i + fl der Reduktionsfaktor, g dier Ausschlag
des Reduziergerätgebers, k der bejim Normalzu,stand -sich ergobende Hebelarm
zwischen den Gelenken 12 und 28, h die Länge des Schwinghebels 13 zwischen den-
Punkten 12 und 14, n die zusätzliche Verstellung des Verschiebeglitdes 3io bei der
Änderung -des Zustandes vom Normalzustand zu dem dem Reduktionsfaktor entsprechenden
Zustand, m' = m + n die Gesamtverstellung des Verschiebegliedes
30 (und seines Zeigers 40).
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Das Reduktionsgerät wird so bemessen, daß der Ausschlag seines Gebers
18 bei dem dem Reduktionsfaktor a entsprechenden Zustand die Größe g
hat.
Es gilt,dann (mit großer Annäherung) A # k : h, darans
ferner gilt
,und ni,' = m + ß M = a in, Der Zeiger 40 zeigt sonach den gewünschten
umgewerteten (reduzierten) Wert von m als Skalenwert m' an.
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Die Abb. :2 zeigt die kinematische Umkehrung des in Abb. i dargestellten
Beispiels. Hierbei liegt das SchwinggelenIk i:z des Schwinghebels 13 fest; der andere
Hebelptinkt 14 ist in gleicher Weise, wie in Abb. i gezeigt, mittels einer Rolle
15 im Schlitz einer Ktf#ii-Sse 36 gelagert, die am freien Ende des Meßgerätverstellgliedes
ro vorgesehen ist und" sich parallel zur Verstellrichtung des Reduzier-,-,erätverstellgliedes
2;o erst-reckt. Die Führungen 3 1, 32 des Verschiebegliede,s
30 sitzen an einem Bügel- 6o fest, der an Jas Verstellglied 2o des Reduziergerätes
18
angeschlossen ist. Das VerschiebeglicId 30 trägt an einem. Ende
eine Rolle 65, welche in den Schlitz einer Kulisse 66 eingreift, die
sich parallel zur Verschieberichtung des Bügels 6o erstreckt und an einer Stange
68 festsitzt, #die in, der fe-fliegenden Führung 67 paralil--1 zur
Achse des Verschiebegliedes 3,o, geführt ist und den Zeiger 40 trägt. Bei der Nulla-ge
des Meßigerätverstellgliedes io liegt, wie in der Zeichnung,dargestellt, derSchwinghebel
13 parallel zur Verschieberichtung des Reduzier-ZD gerätverstellgliedes 2o
und des Rahmens 6o" so daß bei einem Ausschlag des Reduziergerätgebers 18 das Verschiiebeglied
30, die Stange 68 und der Zeiger 4o keine Verstellung erfahren. Die
bei best-immten Ausschlägen des Ivleg-gerätverstellgliedes io und des Reduziergerätverstellgliedes:aosich
ergebende Verstellung des Verschiebegliede-s 30 wird unverändert auf die
Stange 68 -und somit auf den Zeiger 40 übertragen. Die Einrichtung wirkt
also genaiu so wie diejenige- nach Ahb. i.
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Die zu den Abh. i unid 2 aufgestellten Formeln gelten, wie schon erwähnt,
ffir die dargestellten Beispiele annäherungsweise, und zwar mit der Genauigkeit,
mit welcher der Sinus- und ider Tangenswert des Hebelutisschlagwinkels Übereihstimmen.
Da diese übereinstimmung bei kleinen Winkeln noch gut ist, eignen sich diese Beispiele
vor allem dfort-, wo der Reduktionsfaktor a sich nicht viel vom Wert i unterscheidet,
wo, also der Wert ß (der Formel a = i + ß) klein gegen i ist,
da dann guchder vom Wert ß abhängige Hebelaussch-lagwinkel klein bleibt.
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Es ist aber auch möglich, unter Inkauifnahrne einer etwas umständlicheren
Gestaltung, die
Anordnung so, zu treffen-, daß dieFormeln stets
genau gelten. Die Abb. 3 und 4 zeigen Beispiele dafür, in welcher Weise die
Einrichtungen nach Ahb. i bzw. 2 aj.bzuändern sind, diamit eine völlig genaue Umwertung
erreicht. wird.
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Bei der Einrichtung nach Abb. 3, idie in iihr-em Wesen der
Abb. i entspricht, -ist an idas Reduziergerätverstellglied 2o ein Rahmen
85 fest angeschlossen, welcher Führungen Si, 82 für eine Stange 8o
trälgt, idie darin parallel zur Verschieberichtung ides Meßgerätverstellgliedes
io verschieblich ist. Am dieser Stange- ist der Schwinghebel13 mittels -desihm
geigenüber verschiebIlichen Gelenkes i4# gelagert. An ihrem dem Me%-erätver-stell-glied
io zugekehrten Ende trägt die Stange 8,o, eine Rcrlle 87, welche in den parallel
zur Verschieberichtung des Rahmens .85 sich erstreckenden Schlitz einer Kulisse
36 eingreift, die am Meßgerätverstelilglivd io festsitzt. Das mit dem Schiebegelenk
:28- am Schwin-,egebel 13 angreifende Verschieibeglied 30 ist in
-f estliegenden Fiffirungen 31, 3-2 parallel zur Verstellrichtung
der Stange 8#o geführt und trägt den Zeiger 40. Der Rahmen 8,5 trägt auf
derdem Reduziergerätverstellglied 2o abgekehrten Seite einen in der festliegend-en
FÜhrung 93 verschieblichen. Führun!gszapf en 84. Hierbei ist. die bei bestimmten
Ausschlägen der Verstellglieider io und 2#o sich -ergebende Verstellung des Verschiebegliedes
3o, und somit auch die des Zeigers 40, genau verhältnisgleich der Verstellung ider
Stange 8o, also auch der Verstellung des. Meßgerätigebers.
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Abb. 4 zeigt ein Beispiel für eine entsprechende Umgestaltung der
Ausführungsform nach Abb. 2. Es ist hierbei lediglich am Meßgerätiverstellglied,
io an Stelle ider Kulisse 36 ein auf dem entsprechend verlängerten Hebel
13 verschiebliches Gelenk i4# vorgesehen. Im Übrigen ist die Einrichtung die gleidm
wie in Abb. --. Auch hierbei, ergibt sich wieder eine der Verstellung des
Meßigerätverstellgliedes io genau verhältnisgleiche Verstellung des Versch-iiefbegliedes
30.
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In allen Fällen, kann der als Gleitbiaihn, dür das Verschiebeglied
30,dienende Teil des Schwinghebels 13 auch üaber dessen Auflagertpunkt, 14 hinaus
reichen oder ganz jenseits dies-es--Atrffa#,-,erpunlktes liegen.
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Sofern die Verstellkräfte der Geber de# Meßgerätes oder- des Reduziergerätes,
unzureichend erscheinen, kann zwischen den betreffenden Geber und sein Verstellt,-
glied ein: Kraftwandler (Servomo-tor) eingeschaltet werden, Kler in bekannter Weise
eine der Geberverstellung gleiche oder verhältnisgleiche Stellgliedverstellung mit
vervielfachter Stellkraft bewirkt.