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Anordnung zur elektrischen Fernanzeige der Winkelstellung von Gegenständen
gegenüber einem rotierenden Bezugskörper, insbesondere zur Fernanzeige bei Verstellpropellern
Bei Anwendung von Verstellpropellern ist es für den Piloten bekanntlich wichtig,
daß er sich jederzeit über die jeweilige Einstellung der verstellbaren Propellerblätter
orientieren kann. Bei Verstellpropellern, die ausschließlich über mechanische Getriebeteile,
insbesondere Differentialgetriebe od. dgl., verstellt werden, läßt sich dies in
verhältnismäßig einfacher Weise dadurch bewerkstelligen, daß das Verstellorgan eine
entsprechende Zeigerskala erhält oder mit dem Geber einer Fernanzeigevorrichtung
gekuppelt wird. Es gibt jedoch auch Verstellpropellerkonstruktionen, bei welchen
eine solche einfache Anzeige nicht möglich ist, beispielsweise deshalb, weil die
Verstellung auf hydraulischem Wege erfolgt, indem etwa ein hydraulischer Betätigungsdruck
so lange ausgeübt wird, bis der gewünschte Anstellwinkel erreicht ist. Zur Kontrolle
des Anstellwinkels ist in solchen Fällen eine selbständige Fernanzeigevorrichtung
erforderlich, welche unmittelbar die Einstellung des umlaufenden Propellers gegenüber
der rotierenden Propellernabe nach dem Führerstand zu übertragen gestattet.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektrischen Fernanzeige
der Winkelstellung von Gegenständen gegenüber einem rotierenden Bezugskörper,
die
wegen ihrer Einfachheit gerade für die Fernanzeige von Verstellpropellern besonders
vorteilhaft ist. Erfindungsgemäß erfolgt die Anzeige durch den Phasenvergleich der
Spannung zweier Generatoren, von denen mindestens einer innerhalb des umlaufenden
Bezugskörpers, also z. B. der Propellernabe angeordnet und mit dem die Wicklungen
tragenden Teil auf einer fest angeordneten Achse befestigt ist, während der umlaufende,
mit dem Bezugskörper mittelbar oder unmittelbar verbundene Teil als Permanentmagnet
ausgebildet ist. Der Phasenvergleich der von diesen beiden Generatoren gelieferten
Spannungen erfolgt außerhalb in einem Phasenvergleichsgerät an sich bekannter Bauart.
Die Anordnung läßt sich sowohl bezüglich der räumlichen Anlage als auch bezüglich
der elektrischen Ausgestaltung in verschiedener Weise verwirklichen. So können beispielsweise
die beiden miteinander zu vergleichenden Spannungssysteme einphasig sein; es ist
aber auch möglich, beide Spannungssysteme mehrphasig oder das eine einphasig und
das andere mehrphasig auszubilden.
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Aufbau und Wirkungsweise der die Erfindung verkörpernden Anordnung
sollen an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert
werden. Fig. I zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Verstellpropellernabe
mit der Fernanzeigevorrichtung nach der Erfindung. Die Propellernabe I ist in nicht
näher dargestellter Weise auf der festen Achse 2 drehbar gelagert. Sowohl der Antrieb
der Propellernabe als auch der Verstelltrieb für die verstellbaren Propellerblätter
ist in der Zeichnung nicht dargestellt und kann grundsätzlich auf beliebige Weise
erfolgen. In der Nabe I sind Propellerflügel 3 drehbar gelagert, wie dies durch
die Achse 4 angedeutet ist. Mit der festen Achse 2 sind erfindungsgemäß die Wicklungen
tragenden Teile zweier Generatoren 5 und 6 fest gekuppelt. Diese Teile sind beispielsweise
alis Trommelanker ans.-gebildet. Als umlaufender Teil dient bei den beiden Generatoren
5 und 6 jeweils ein Permanentmagnet 5I bzw. 52. Der Permanentmagnet des Generators
6 möge mit der Propellernabe I fest verbunden sein; der Permanentmagnet 5I des Generators
5 dagegen ist mit der Propellernabe I mittelbar über ein Getriebe verbunden, mittels
dessen jede Drehung des Propellerflügels 3 gegenüber der Nabe I zusätzlich auf den
Magnet 5I übertragen wird. Im Ausführungsbeispiel ist der Generator 5 einphasig
gewickelt, während der Generator 6 ein dreiphasiges Bezuigsspannungssystem liefert.
Da die bewickelten Läufer beider Generatoren mit der Achse 2 fest verbunden sind,
sind zur Herausführung der Leitungen aus der Propellernabe keine Schleifringe notwendig,
vielmehr können sämtliche elektrischen Verbindungen fest verlegt werden.
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Der Phasenvergleich erfolgt z. B. in einem motorischen System in Drehwandlerbauärt,
das z. B. einen dreiphasing gewickelten Ständer und einen einphasig gewickelten
Läufer besitzt. Der frei drehbare Läufer eines solchen in der dargestellten Schaltung
angeschlossenen Drehwandlersystems stellt sich bekanntlich so ein, daß die Achse
des im einphasigen Teil erzeugten magnetischen Wechselfeldes eindeutig bestimmt
wird durch die augenblickliche Lage der Drehfeldachse in dem Zeitpunkt, wo das Wechselfeld
seinen Größtwert besitzt.
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Bei dem in der Figur angedeuteten Drehwandlersystem als Vergleichsgerät
muß dessen Läufer unter Umständen über Schleifringe angeschlossen werden. Für Anwendungen
wie die dem Ausführungsbeispiel zugrunde liegende Verstellpropelleranzeige, wo die
zu messende Verstellung kleiner als 36o° bleibt, kann gegebenenfalls auch die elektrische
Zuleitung zum beweglichen Teil des Phasenvergleichsgeräts ohne Schleifringe erfolgen,
beispielsweise über biegsame Zuleitungen, Spiralfedern od. dgl.
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Eine andere Ausführungsmöglichkeit für das Phasenvergleichsgerät,
bei der Schleifringzuführungen ebenfalls vermieden wenden, ist gegeben durch die
Verwendung eines schon an anderer Stelle vorgeschlagenen Phasenvergleichssystems,
das aus zwei festen, zueinander konzentrischen Ringspulenanordnungen besteht, die
mit mehreren, am Umfang verteilten, magnetisch leitenden Bügeln ausgerüstet sind,
welche die Spulen teils von innen, teils von außen umfassen und, so längs des Umfanges
verschiedenartige magnetische Verkettungen zusammen mit einer magnetisierbaren,
mit Polflügeln versehenen Welle herstellen.
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Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes bleibt auch die gleiche,
wenn der Generator 6 statt wie im Ausführungsbeispiel dreiphasig einphasig gewickelt
ist. Zunächst läßt sich ein gleiches Phasenvergleichsgerät, wie oben beschrieben
wurde, auch in diesem Falle verwenden, wenn an den Generator 6 eine elektrische
Kunstschaltung bekannter Art angeschlossen wird, die als sogenannte Phasenspalteinrichtung
wirkt, d.h. aus dem zugeführten Einphasensystem ein mehrphasiges, beispielsweise
dreiphasiges Spannungssystem erzeugt. Statt dessen kann aber auch unmittelbar ein
Phasenvengleich der beiden Einphasensysteme vorgesehen werden. Als Mittel für diesen
Phasenvergleich können z. B. Synchronismusanzeiger oder cos p-Zeiger in beliebiger
an sich bekannter Ausführung dienen.
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Eine andere Weiterbildung des Erfindungsgedankens sieht eine verbesserte
Anzeigegenauigkeit durch Anwendung des bekannten Grob- und Feinübertragungsprinzips
vor. Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung wird für das eine der beiden mit einander
zu vergleichenden Spannungssysteme an Stelle eines einzigen Generators eine Kombination
zweier Generatoren vorgesehen, die mechanisch über ein Übersetzungsgetriebe miteinanider
gekuppelt sind und zusammen mit dem Generator des gemeinsamen Bezugsspannungssystems
nach dem Prinzip der Grob- und; Feinübertragung ,auf zwei Vergleichsgeräte arbeiten,
von ,dienen das eine !die Grobanzeige, das aridere @die J'em Übersetzungsverhältnis
der .beiden Generatoren. entsprechende Feinanzeige ,des Verstell.wiakels lnefert.
Eine
derartige Anordnung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. An Stelle des Generators
5 der Fig. I sind zwei Generatoren 5' und 5'' mit der festen Achse 2 gekuppelt.
Der umlaufende Teil 5I' des Generators 5', der zur Grobanzeige dienen möge, ist
entsprechend der in Fig. I schematisch angedeuteten Weise mit dem Verstellpropellerflügel
3 zusätzlich gekuppelt, während zwischen dem umlaufenden Teil 5I'' des für die Feinanzeige
dienenden Generators 5'' und dem umlaufenden Teil 5I' des ersten Generators eine
feste Übersetzung, beispielsweise I : Io, eingeschaltet sein möge. Das entsprechende
Übersetzungsgetriebe ist in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber nur symbolisch durch
7 angedeutet. Außer den beiden Generatoren 5' und 5'' sitzt auf der Welle 8 der
Generator 6, der ebenso wie bei der Anordnung nach Fig. I eine dreiphasige Benutzungsspannung
liefern möge. Die Anzeige erfolgt über zwei Vergleichsgeräte 9 und Io. Das Vergleichsgerät
9 ist einerseits an den Generator 5', andererseits an den Generator 6 angeschlossen,
das Vergleichsgerät Io an die Generatoren 5'' und 6. Das Ausführungsbeispiel der
Fig. 2 deutet die Verwendung der obenerwähnten konzentrischen Ringspulensysteme
an, die wegen ihrer geringen Abmessungen, abgesehen vom Wegfall der Schleifringe,
gerade für eine kombinierte Grob- und Feinanzeige besonders geeignet erscheinen.
Das System 9 besteht aus einer inneren, vom Generator 5' gespeisten Ringspule 9I
und drei äußeren, an den Generator 6 angeschlossenen Ringspulen 92, 93, 94. Die
magnetische Verkettung zwischen beiden Spulensystemen wird an verschiedenen Stellen
des Umfanges in verschiedener, zyklisch wechselnder Weise durch teils innerhalb,
teils außerhalb der Spulen 92 bis 94 verlaufende magnetisch leitende Bügel, z. B.
95, 96, zusammen mit einer magnetisch leitenden Welle 97, die mit Polflügeln 98
und 99 versehen ist, hergestellt. In gleicher Weise besteht das Spulensystem Io
aus zwei konzentrischen Spulenanordnungen IoI und Io2 bis Io4, die an den Generator
5'' bzw. an den Generator 6 angeschlossen sind. Die beiden Anzeigesysteme können
räumlich nebeneinander angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel ist eine Hintereinanderanordnung
dargestellt, welche eine vorteilhafte Vereinigung beider Anzeigeskalen zu einer
einzigen ermöglicht. Die Welle Io7 des Systems Io ist dabei als Hohlwelle ausgebildet
und nimmt eine unmagnetische Verlängerung der Welle 97 des Systems 9 auf. Die beiden
Zeiger Z1 und Z2, die zweckmäßig durch ihre Länge unterschieden sind, bewegen sich
dann vor der gleichen Skala um einen gemeinsamen Drehpunkt und erlauben eine kombinierte
Grobfeinanzeige etwa in der Art eines Uhrzeigersystems.
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Die Erfindung ist auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten
nicht beschränkt. Insbesondere ist es nicht unbedingt erforderlich, daß beide Vergleichsspannungssysteme
mit Hilfe von Generatoren der beschriebenen Anordnung erzeugt werden. Vielmehr kann
die Bezugsspannung auch durch einen Generator 6 geliefert werden, der nicht an der
in Fig. I und 2 dargestellten Stelle angeordnet ist, sondern davon räumlich getrennt
an einer anderen Stelle der Gesamtanlage beispielsweise mit einer Haupt- oder Nebenwelle
des die Nabe I antreibenden Motors gekuppelt wird. In diesem Falle ist zweckmäßig
ein Generator in Normalbauart vorzusehen, der also unter Umständen eine Schleifringzuführung
notwendig macht oder aber mit permanentmagnetischem Läufer oder bewickeltem Ständer
aus gerüstet ist.
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Eine ganz besonders vorteilhafte, raum-, gewicht- und materialsparende
Gesamtanordnung ergibt sich dann, wenn zur Erzeugung des Vergleichssystems für die
Fernübertragung nach der Erfindung ein mit dem Antriebsmotor gekuppelter Generator
dient, der gleichzeitig als Drehzahlfernmeßigeber des betreffenden Motors in an
sich bekannter Weise etwa mit einem Wirbelstromdrehzahlmeßgerät zusammenarbeitet,
oder der gleichzeitig Spannungen zur Synchronisierung, beispielsweise mit weiteren,
zur Gesamtanlage gehörigen Motoren liefert.