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Gasstrom-Relais In der französischen Patentschrift 954055 sind
Einrichtungen beschrieben, deren eine als Hauptkennzeichen die Regelung eines Gasstromes
aufweist, der mit einem in der Bahn dieses Stromes beweglich angeordneten Schirm
oder Drosselorgan zusammenwirkt, wobei eine in bezug auf die Regelanordnung verstellbare
Fläche den Luftdruck innerhalb dieser Regeleinrichtung beherrscht und die in dieser
auftretenden Drruckänderungen zu verschiedenen Zwecken verstärkt werden können.
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Bei dieser bekannten Anordnung ist die Gasstromführung so gestaltet,
daß sich der Kontraktionsbereich des Gasstrombündels innerhalb dieser Führung mehr
oder weniger in der Ebene befindet, welche die Austrittsöffnung dieses Führungsorgans
senkrecht schneidet. Mit einer solchen Anordnung lassen sich bereits beachtliche
Ergebnisse hinsichtlich Empfindlichkeit und Genauigkeit des Apparates erzielen.
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Es wurde jedoch gefunden, daß man diese Empfindlichkeit ohne jede
Verringerung der Genauigkeit und sogar unter Erhöhung derselben vergrößern kann,
woraus sich die Möglichkeit ergibt, unter Verwendung außerordentlich geringer Kräfte
und zu den verschiedensten Zwecken Veränderungen eines Effektes, eines Zustandes
oder einer physikalischen Größe auszunutzen, die ihrerseits äußerst kleine Amplituden
aufweisen und eine ganz geringe Eigenenergie enthalten.
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Die Erfindung hat nun die weitere Ausbildung dieser bekannten Anordnung
zum Gegenstand und eaznöglicht die vorerwähnten Ergebnisse, insbesond-ere, wenn
man einen in seiner Empfindlichkeit derart gesteigerten, aber in seiner Genauigkeit
hierdurch
nicht beeinträchtigten Regler mit einer Verstärkereinrichtung
verbindet, welche alle auftretenden Veränderungen praktisch trägheitslos und mit
außerordentlich hoher Verstärkungsziffer erfaßt.
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Das wesentliche Kennzeichen dieser weiteren Ausbildung besteht einerseits
darin, daß man dem Strahl des Gasstromes die Gestalt eines außerhalb seines Führungsorgans
zusammengeschnürten Bündels gibt, indem man beispielsweise die Austrittsöffnung
dieses Organs als dünnwandige Mündung ausbildet und andererseits zugleich in der
Anordnung des Bremsschirmes innerhalb des Einschnürungsbereiches, vorzugsweise an
dessen engster Stelle, wobei der senkrecht oder schräg in bezug auf den Gasstrahl
angeordnete Schirmeinstellbar ist und unter Wirkung der :Änderungen des variablen
Effektes oder Phänomens je nach Fall entweder parallel zu sich selbst, im Winkel
oder in Schieflage verstellt wird.
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Diese Anordnung vermeidet die bei den eingangs erwähnten und bekannten
Einrichtungen bestehende Notwendigkeit, den Schirm in bezug auf das Gasführungsorganoder
die Düse genau einzustellen, woraus sich die Beseitigung eines der Empfindlichkeit
abträglichen Verlustdrehmomentes ergibt.
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Sie ermöglicht andererseits die unmittelbare Beeinflussung der Düse
lod. dgl. durch ein empfindliches Organ selbst dann, wenn die Relativverschiebungen
von Düse und Schirm innerhalb gewisser und sogar weiter Grenzen nicht parallel erfolgen.
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lm Hinblick darauf, daß es nicht nötig ist, die Düse vollkommen abzudecken,
damit der Schirm unter Wirkung aller den Gasstrahl bildenden Einzelstromfäden gelangt,
gestattet die Anordnung gemäß der Erfindung weiterhin, vor der Düse einen Schirm
reibungslos durch ein Organ geringen Drehmomentes zu bewegen, dem lediglich die
kinetische Energie des Gasstromes entgegenwirkt. Diilesle Energie ist aber völlig
beherrschbar, weil zum Antrieb von Relais, welche die einstellende Kraft für den
die Diruakän.derungen in der Düse steuernden Schirm verstärken, nur ein schwacher
Druck zur Anwendung zu gelangen braucht.
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Eine solche Anordnung kann beispielsweise mit Verstärkerrelaivs, mit
Servomotoren, mit Anzeigegeräten, Registriervorrichtungen, Automaten oder Reglern
zusammenarbeiten.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung,
die an Hand der Zeichnung erfolgt, in der verschiedene Ausführungsbeispiele in schematischer
Weise dargestellt sind.
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Abb. 1, 2 und 3 sind Axialschnitte in großem Maßstab durch Gasführungen
oder Düsen, wie sie in der in der französischen Patentschrift 954055 beschriebenen
Weise betrieben sein mögen; Abb.4 ist die entsprechende Darstellung einer Düse od.
dgl. gemäß der Erfindung; Abb.5 ist eine der Abb.4 entsprechende Darstellung, welche
das Zusammenwirken einer Düse gemäß der Erfindung mit einem neigbaren Schirm erkennen
läßt; Abb.6 zeigt, zum Teil gebrochen, eine Ausführungsform der Erfindung in perspektivischer
Darstellung; Abb.7 läßt schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung in
Verbindung mit einem Servomotor .erkennen, während Abb. 8 eine ähnliche Ansicht
einer weiteren Ausführungsform ist; Abb.9 ist eine der Abb.7 entsprechende Darstellung,
die eine andere Amvendungsart der Erfindung veranschaulicht; Abb. io zeigt, gleichfalls
nach Art der Abb.7, eine fünfte Ausführungsform der Erfindung und Abb. i i eine
sechste Variante; Abb. 12 stellt eine siebente Ausführungsform der Erfindung in
ihrer Anwendung zur Anzeige, zur Aufzeichnung und zur Rückführung dar; Abb. 13 ist
eine in einer anderen Ebene gezeichnete Einzelheit aus Abb. 12.
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Bei dem in Ab-b. i dargestellten Ausführungsbeispiel wirkt eine Drüse
i mit einem Schirm 2 zusammen, der an einer Federzunge 3 befestigt ist, welche ihrerseits
auf dem gleichen Halter ¢ wie die Düse i sitzt. '\Vird nun ein Luftstrahl aus einem
(nicht dargestellten) Behälter verhältnismäßig kleinen Nutzinhaltes, in welchem
ein geringer und gleichmäßig von Druckluft aufrechterhaltener überdruck herrscht,
durch die Düse i in Richtung auf den Schirm 2 geblasen, so erleidet er in der Ebene
A-A vor der Düsenöffnung 5 eine Kontraktion 6, während er sich hinter der Öffnung
5 frei entfaltet und hierbei ,auf den Schirm 2 trifft, auf den er einen gewissen
Stoß ausübt. Diesem Stoß wirkt die Feder 3 entgegen, indem sie sich durchbiegt.
Der Schirm gelangt meine Gleichgewichtshage, und der Druck sowohl innerhalb der
Düse als auch hinter ihr nimmt leinen ganz bestimmten Wert an. Wenn man dumh irgendwelche
geeigneten Mittel die Lage des Schirmes z in Bezug auf die Düsenöffnung 5 verändert,
indem man beispielsweise eine am Schirm 2 befindliche Anschlagspitze 7 mittels eines
Anschlages 8 nach links verschiebt, so wird der Schirm der Öffnung 5 genähert, und
der Luftdruck innerhalb der Düse i steigt an. Läßt man andererseits den Anschlag
8 in seineir in Abb. i dargestellten Ausgangsstellung und lerhöht man den Luftdruck
innerhalb der Düse, so wird der Schirm 2 (trotz der sich durchbiegenden Feder 3)
zurückgestoßen, wobei er gegen den seine neue Lage bestimmenden Anschlag 8 trifft
und wodurch die Luft nun leichter aus der Düse austreten kann, was wiederum ein
Absinken des Diruekes in der Düse zur Folge hat, bis sich ein neuer Gleichgewichtszustand
einstellt. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem Vor- und 7_urüdkstellen des
Anschlages B. Von der gegenseitigen Lage dieses Anschlages und der Öffnung 5 hängen
also einmal der Druck innerhalb der Düse und zum andern infolgedessen auch der Druck
in dem ihr vorgeschalteten Behälter ab. D!i@e Abstandsveränderungen zwischen Anschlag
8 und Düsenöffnung 5 können beispielsweise durch Verschiebung des Anschlages in
Richtung der Düse oder auch dadurch erfolgen, daß man dem Anschlag in Bezug auf
die Richtung des LuftsUromes leine Neigung gibt und den Anschlag parallel zu sich
selbst, aber schräg in Bezug auf die Richtung des Luftstrahles verschiebt.
Entsprechende
Wirkungen entstehen, wenn man die .in Abb. i mit i bezeichnete zylindrische Düse
durch eine konvergierende Düsenbohrung g gemäß Äbb. 2 ersetzt, deren Konuswinkel
a größer als der Winkel b des Luftstrahles innerhalb der Düse ist. In solchen Fällen
löst sich der Gasstrom von der Düseninnenwand ab, und die Zone der maximalen Kontrakti,on
liegt in der Ebene A-A der Düsenaustrittsöffnung io.
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Verwendet man eine Dbppelzylinderdüse wie etwa nach i i, 12 der Abb.
3 mit großem konischem Übergangswinkel 13, so tritt die Zone maximaler Kontraktion
A-A in dem Zylinderteil 12 auf. In allen diesen drei Fällen tritt aber die freie
Entfaltung des Gasstromes jenseits der Düsenöffnung auf, und Ströme dieser Art,
die gegen einen Schirm (z. B. 2 in Abb. i) auftreffen, werden ihn nur im Zustand
der Zerstreuung oder der Auflösung 'beeinflussen.
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Wenn man hingegen gemäß der Erfindung die Luftstnomdüse derart ausbildet,
da.ß, die Düsenaustrittsöffnung 14 (Abb. 4) sich gegenüber der die Düse durchströmenden
Luft wie eine dünnwandige Mündung 16 verhält, so löst sich der Gasstrom von der
Düseninnenwandung 17 (Abb. 5), und der Bereich der maximalen Kontraktion A-A tritt
jenseits und in gewisser Entfernung von dieser Öffnung 14 auf, wo man auch den Schirm
2 anordnet und wo die Gasströme im Gegensatz zu den Düsenanordnungen der Abb. 1,
2 und 3 stark konzentriert sind. Die Ansprechbereiche werden eingeengt, woraus sich
eine Konzentration der Energie ergibt, welche die Empfindlichkeit und die Genauigkeit
des Systems weitgehend steigert. Optimale Verhältnisse in dieser Hinsicht werden
erreicht, wervn man den dem Luftstrom ausgesetzten Schirm im Bereich der maximalen
Konzentration des Stromes anordnet, wie es Abb. 5 veranschaulicht.
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Eine solche Düse mit dünnwandiger Öffnung paßt sich weitgehend den
Winkelveränderungen an, die man dem Schirm 2, z. B. die Stellungen 2R, 2G, durch
Schwenkung um eine senkrecht zu den Luftstromachsen verlaufende Dmehachse 18 zu
geben für zweckmäßig halten kann.
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Andererseits kann die Kombination des Schirmes 2, der Spitze 7 und
des Anschlages 8, wie sie in Abb. i schematisch angedeutet ist, gemäß der Erfindung
auf einen einfachen Schirm reduziert werden, dessen die Düsenachse schneidende Fläche.
als Rampe oder Nocken ausgebildet und derart verstellbar ist, daß der zwischen ihr
bzw. dem Angriffspunkt des Strahles und der Düse vorhandene Abstand und somit auch
der Luftdruck hinter der Düse einstellbar sind. Diese Ausführungsform ist in den
Abb. 6 bis 12 dargestellt.
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Auf diese Weise kann man eine solche Einrichtung mit einer dünnwandigen
Düsenaustrittsöffnung 14 von o,5 mm Durchmesser und mit einem im Abstand von o,2
mm angeordneten Schirm 2 schaffen, der einen Druck von nur 0,2 g/cm2 empfängt und
infolgedessen mit außerordentlich geringen Kräften verstellbar ist. Die Druckänderungen
hinter der Düse (Nenndruck: moduliertem Druck) können nach Belieben verstärkt und
zur Steuerung aller möglichen Anlagen verwendet werden, die mit oder ohne Servomotor
äusg@erüstet sind oder sich indirekt solcher bedienen.
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Gibt man beispielsweise dem Schirm die Gestalt eines Anschlagnockens
i 9 (Abb. 6), der auf der Achse eines Galvaniometers 2o angeordnet ist und dessen
obere Rampe 2 i sich in Gegenüberstellung zu einer mit Druckluft gespeisten Diise
22 befindet, deren dünnwandig ausgeführte Mündung einen Luftstrom auf die Nockenfläche
2 t wirft, so wird, wenn die Höhe dieser Fläche von 24 auf 25 nach einer bestimmten
Funktion abnimmt, die Dmehung dieses Nockens nach Maßgabe dieser Funktion auch den
Abstand zwischen der Düsenöffnung 23 und der Nockenfläche 21 verändern, wodurch
zugleich nach derselben Abhängigkeit der Luftdruck hinter der Düse variiert wird.
Es können auf diese Art sehr kleine Veränderungen des Abstandes zwischen Nocken
und Düse außerordentlich große Druckänderungen hervorrufen; die maximale Höhendifferenz
der Nockenffäche 21 zwischen 24 und 25 kann so klein sein, daß sie dien Einschnürungsbereich
des Luftstromes nicht überschreitet. Bei einer Düsenöffnung von 0,5 mm und
einem Luftdruck von o,2 g/cm2 am Ausgang dieser Öffnung genügt bereits die Leistung
von 0,25 MW, um hinter der Düse Druckänderungen hervorzurufen, die praktisch
trägheitslos bis zur gewünschten Größenordnung von Tonnen verstärkt werden können.
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Die Düse kann beweglich ausgeführt werden, wenn es sich da= handelt,
einen in jedem Zeitpunkt definierten Luftdruck zu erhalten, der in funktivnieller
Abhängigkeit von der Stellung eines den Zustand einer Erscheinung aalzeigenden Organs
steht. Eine solche Anordnung zeigt Abb.7, in der ein Organ 24, das mit seinem Ende
25 an einem ruhenden Träger 26 befestigt ist, sich nach Maßgabe eines Innendruckes
verformt, der von der Temperatur abhängen mag, .so daß deren Änderungen den Luftdruck
in der Dlüse 31 verändert, welche den Bewegungen eines Hebels 35 folgt. Dias Organ
24 bewirkt mittels der Gelenkstange 29 die Drehung eines Schirmes 30 um eine
feste Achse 28, der si,Gh vor der Mündung deiner Drüse 31 befindet, ,welche über
die ortsfeste Leitung 27 und die flexible Leitung 32 mit Luft gespeist wird. Der
Abstand dieses Schirmes von der Düsenöffnung wird so gewählt, daß der Schirm bei
allen von dem Ende 33 des Anzeigeorgans 24 eingenommenen Stellungen innerhalb der
Kontraktion.szone des die Düse 31 verlassenden Luftstrahles verbleibt. Die Befestigung
der Düse am Arm 34 erfolgt durch einen Rückführung.sknieh@ebel 34, 35, der um eine
auf dem Träger 37 ruhende Achse 36 drehbar ist. Das Ende des Armle:s 35 stützt sich
gegen den Drücker 38 einer Membrankammer 39, die auf der zum S-Ghlauch 32 führenden
Leitung 4o sitzt. Ein Dinosselventil od. dgl. 4i dient zur Einstellung des der Dlüse
3 i und der Membrankammer 39 zugeführten Luftdruckes.
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Wird nun Luft mit einem von dem Ventil4i geregelten Druck aus der
Leitung 27 in das Rohr 4o gegeben, so tritt aus der Düse 3 t ein Luftstrahl
aus,
und in dem System 31, 32, 40 und 39 steilt sich .ein ganz bestimmter Druck nach
Maßgabe der einem gegebenen Zustand des Organs 24 ent-,sprechenden Stellung des
Schirmes 3o ein. Der Luftdruck in der Memhrankammer 39 hebt die Düse mittels des
Kniehebels 35, 34 von dem Schirm 30 ab, bis @dutch die Rückwirkung des Schirmes
auf dien die Düse verlassenden Luftstrahl ein Gleichgewichtszustand erreicht wird.
Durch Regelung des zugeführten Luftdruckes mittels des Ventils 41 od. dgl. kann
man die Lage der Düse so einstellen, daß der Abstand ihrer Mündung von der wirksamen
Fläche des Schirmes io jenes Maß einnimmt, bei welchem ,sich diese Fläche im Bereiche
der maximalen Kontraktion des die Düse verlassenden Luftstrahles befindet.
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Wenn nun infolge einer Änderung der die Verformung des Organs 24 bewirkenden
physikalischen Größe dessen Ende 33 den Schirm 3o von der Düse entfernt, .so hat
die sich hieraus ergebende Verringerung der Rücksboßwirkung des Luftstrahles auf
den Schirm auch eine Druckabnahme in den Leitungen 32 und 4o ,sowie in der Membrankapsel
39 zur Folge, die ,sich zusammenzieht, so daß sich der Drücker 38 senkt. Der Arm
35 folgt dieser Senkung, und -der Hebel 34 nähert die Düse 31 dem Schirm 3o wieder
,so weit, bis die Reaktion des Luftstrahles .auf den Schirm den Rückstoß des Strahles
auf die Drüse vergrößert und diese zur Einnahme einer neuen Gleichgewichtslage veranlaßt,
welche der D!dormation des Organs 24 und somit dem neuen Temperaturzustand entspricht,
dessen Gang .es zu erfassen gilt.
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Eine Veränderung der Zustandsgröße im entgegengesetzten Sinne hat
eine entsprechende Umkehrung des vorbeschriebenen Vorganges zur Folge, bis. auch
in diesem Falle sich das neue und den veränderten Bedingungen entsprechende Gleichgeweicht
wiedereingestellt hat.
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Es ist ersichtlich, daß die Bewegungen der Düse 31 und des Schirmes
30 nicht parallel- sein können, ohne .daß .dies die Empfindlichkeit und die
Genauigkeit der Einrichtung beeinflußt, denn die von dem Kontraktionsbereich des
Luftstrahles erfaßten Teile dieser beiden Organe können sich berührende oder nur
leicht schneidende Kreisbögen großen Halbmessers beschreiben.
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Die sichtbare oder hörbare Anzeige der Temperatur kann dadurch erfolgen,
daß man den Arm 3 5 irgendwelche Vorrichtungen steuern läßt, die dazu geeignet sind,
auf Bewegungen dieses Armes anzusprechen und solche Signale auszulösen oder zu erzeugen.
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Abb. 8 entspricht dem Fall, daß, wie es auch bei dem Beispiel der
Abb. 7 erwünscht sein kann, Ausschläge zur Registrierung Moder Regelung minimaler
Änderungen eines elektrischen Stromes verwendet werden sollen, der selbst sehr klein
ist. Hier sitzt die mit dünnwandiger Mündung versehene Düse 42 auf einem Arm 43,
der um eine auf einem Bock od. dgl. 45 ruhende Achse 44 schwenkbar ist. Normalerweise
befindet sich die Düse 42 in solcher Entfernung von der Rampe 46 eines Nockens 47,
da.ß diese Rampe innerhalb der Kontraktionszone des aus der Düse austretenden Luftstromes
liegt. Der Nocken 47 ist mit der Drehspule eines Galvanometers 48 verbunden. Um
den erwähnten Abstand zu sichern, ruht der Arm 43 auf dem Drücker 49 der 'beweglichen
Membran 5o einer Kapsel 51. Die Düse 42 und die Kapsel 51 werden durch die Leitungen
52 bzw. 53 mit Diruckluft gespeist, die unter Zwischenschaltung seines Regelventils
55 von der Hauptdruckleitung 54 abzweigen.
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Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß, Abb. 8 entspricht im großen
und ganzen jener der Abb. 7. Es sei angenommen, daß sich das System bei einem gegebenen
D!rudk der zugeführten Luft sowie für einen bestimmten Galvanometerstrom, d. h.
für eine diesem Strom entsprechende Winkelstellung des Nockens 47, sowohl im mechanischen
als auch im aerodynamischen Gleichgewicht befindet, daß andererseits der Abstand
zwischen Düse 42 und Nocken 47 einer Lage der Rampe 46 innerhalb des StrahleinschnürungabereiChes
entspricht. Ferner möge auch der auf die Kapselp wirkende Luftdruok so groß sein,
daß deren Membran die Düse in der angenommenen Stellung hält. Geht man ferner davon
aus, d;aß der Galvanometerstrom wächst und den Nocken in einem den Abstand seiner
Rampe von der Diüsiernöffnung vergr5ß-ernden Sinne dreht, so wird die Rückwirkung
des Nockens auf den Luftdruck innerhalb. des von Düse 42 und Kapsel 51 gel}ildeten
Systems abnehmen. Mit einer Verringerung des Luftdruckes wird sich auch die Kapsel
51 zusammenziehen, wodurch der Hebe143 niedergeht und die Düse sich dem N:oeken
46 nähert, bis der Abstand zwischen diesen beiden Teilen klein .genug wird, um die
Reaktion zwischen Nocken und Luftstrahl und somit auch zwischen Nocken und dem innerhalb
des Systems herrschenden Luftdruck wieder auf das ursprüngliche Maß zurückzuführen
und das Gleichgewicht dieses Systems wiederherzustellen. Die Bewegungen des Hebels
43 können nach Verstärkung zur Übertragung aller Anzeigen, Aufzeichnungen, Regelvorgänge
u. dgl. in übereinstimmu-ng mit den Änderungen des das Galvanometer 48 durchfließenden.
Stromes benutzt werden.
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Abb. 9 zeigt eine Anwendung der Erfindung zur Messung der Längenänderungen
eines geradlinigen Gebildes, beispielsweise eines Haares oder eines Seifenfadens
56 unter Einwirkung der veränderlichen Luftfeuchtigkeit. Das Haar od. dgl. ist an
seinem einen Ende an einem festen Punkt eingespannt und an seinem anderen Ende mit
einem Faden oder Draht 57 unveränderlicher Länge verbunden, der sich auf eine Scheibe
58 kleinen Durchmessers aufrollt, die auf einer in. Spitzern auf dem Stützteil 62
gelagerten Achse 59 festgekeilt ist. Auf dieser Achse ist eine spiralförmige Rückzugsfeder
63 angebracht, welche d:as Haar 56 unter leichter Spannung hält. Ferner befindet
sich auf dieser Achse ein mit Endanschlag versehener Nocken 64, dessen Rampenfläche
mit einer Düse 65 zusammenwirkt, welche eine dünnwandige Mündung aufweist und einen
Luftstrahlgegen die Rampe ldes Nockens 64
bläst. Die Düse 65 befindet
sich auf einer Wipp 66, 67, die um eine in den Lagern 69, 69 gelagerte Achse 68
schwingen kann. Sie steht durch einen Schlauch 70 mit einer am Stützteil
72 befestigten Membrankammer od. dgl. 71 in Verbindung, an deren Unterseite ein
Stößel 73 angebracht ist, der gegen den Arm 67 der Wippe anliegt. Der Kammer 71
und der Düse 65 wird Druckluft aus einer Leitung 74 über ein Regelventil 75 zugeführt.
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Nimmt man an, daß ;sich das Haar 56 mit der Spannung der Feder 63
im Gleichgewicht befindet und daß die obere, der DIiisse 65 zugekehrte Rampenfläche
des Nockens 64 innerhalb des Einschnürungsbereicheis des aus der Düse austretenden
Luftstrahles liegt, und setzt man weiter voraus, daß für .diepe Stellung der verschiedenen
Teile der Luftdruck mittels des Ventils 75 so eingestellt ist, daß die Rüdkwirkung
des Luftstrahles seitens des Noc&cens auf die Düse 65 letztere bei einer Ausdlehnung
des Haares nach oben zurückstößt, indem sie den Abstand zwischen Nocken und Drüse
verg.nößert, ,so sinkt der Druck sowohl innerhalb der Dräne als auch hinter ihr,
und infolgedessen wird auch der Duck in der Ausdehnungskammer 71 kleiner werden.
Dies hat ein Anheben des Wippenhe'bels 67 und somit eine Senkung der Düse 65 zur
Folge, bis diese eine neue Gleichgewichtsstellung erlangt, welche dem Ausmaß der
beispielsweise durch Zunahme der Luftfeuchtigkeit aufgetretenen Haarausdehnung entspricht.
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Man kann, gegebenenfalls unter Anwendung eines Verstärkers, den Impuls
der Wippe 66, 67 einem Indikator oder einem Schreiber aufdrücken, der die Längenänderungen
des Haares mit starker Vergrößerung wiedergibt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. io wird ein Anschlagnocken 77
von einem Galvanometer 76 in Dmhung versetzt. Vor diesem Nocken befindet sich eine
Düst 78, deren Ausflußmündung einen Druckluftstrahil ;gegen den Nocken wirft und
sich no:znalerweise in, solchem Abstand von diesem befinde@t, daß die obere Rampenfläche
dieses Nockens innerhalb, der Kontraktionszone des Strahles liegt. Drie Düse 78
sitzt auf einem Hebelarm 79, der um eine in dem festen Stützteil 81 gelagerte Achse
8o schwenkbar .isst. Auf dem Stützteil 81 befindet sich eine elastische Kammer 82
mit einem Stößel 83, der gegen dien Hebe179 anliegt, welcher einen weiteren Arm
84 aufweist, der zur Halterung einer zweiten Düse 78a dient, die beispielsweise
mit dünnwandiger Mündung versehen sein kann und ihrerseits mit einem Schirm oder
einer Prallfläche 85 zusammenwirkt. Dtieser Schirm 85 sitzt auf der Membran 86 einer
gleichfalls auf dem Arm 79 befestigten Kapsel 87. Eiire Feder 88 ist bestrebt, die
Membran 86 von der Drüse 78a abzuheben. Über das Regelventil go wird Druckluft aus
der Speiseleitung 89 einerseits über. die teilweise biegsame Leitung gi durch eine
Drosselstelle 92 der Düse 78 und der Kapsel
87 und andererseits über die
mit einer Drosselstelle 94 versehene Leitung 93 sowie über die Leitung 95 der Ausdehnungskammer
82 zugeführt. Weiterhin ist die Düse 78a über die zum
| Teil biegsame Leitung 96 an das Dwuckrohr 93 |
| angeschlossen. |
| Befindet sich das System im Gleichgewicht und |
| nimmt man an, daß sich die Rampe des Nockens |
| bei seinem Antrieb durch das Galvarnometer 76 der |
| DÜSe 78 nähert, so wird der Druck in. der Kapsel |
| 87 nur wenig (einige Zehntelmillimeter Wasser- |
| säule) ansteigen. Die Membran 86 wird zurück- |
| gedrückt und deckt gegen die Wirkung der Feder |
| 88 die Düise 78a ab. Hierdurch steigt der Druck in |
| der Kammer 82" die sich ausdehnt und die Düse 78 |
| von der Rampe deis Nockens 77 so lange zurück- |
| zieht, biss der Ausfluß aus der Düse 78 groß genug |
| ist und der Schirm 85 sich von .der Düse 7$a ent- |
| fernt und eigne Strömung wiederherstellt, die gleich |
| der durch die Dmasselstelle 94 geförderten Druck- |
| luftmenge ist, woraus sich ein neuer Gleichge*ichts- |
| zustand für das System ergibt. Einte Drrehun g des |
| Nockens 77 im, entgegengesetzter Richtung würde |
| umgekehrte Vorgänge und Wirkungen auslösen, |
| aber gleichfalls dien Gleichgewichtszustand wieder- |
| herstellen. |
| Das Verstärkerrelais kann auf dem Hebelarm 79 |
| sitzen, aber auch getrennt zur Aufstellung gegangen. |
| Wesentlich ist nur, daß die Drüse stets dem Arm 79 |
| folgt. |
| Im letzteren Falle (Abt. i i) ist die die Drii:se 78 |
| mit der Kapsel 87 verbindende Leitung biegsam. |
| Die den beiden Anordnungen (Abt. i o und i i ) ge- |
| meinsamen Teile sind in der Zeichnung mit dem |
| gleichen Bezugszeichen versehen, und die Wirkungs- |
| weise ist in beiden Fällen die gleiche. |
| Abb.12 zeigt eine Anwendung der Erfindung |
| zur Anzeige und Registrierung von Änderungen |
| eines Zustandes, die durch einen schwachen elek- |
| trischen Strom vermittelt werden und zugleich zur |
| Steuerung einer Regelvorrichtung dienen. |
| Abb. 13 ist die Draufsicht eines Einzelteiles |
| dieser Anlage. |
| Wie bei den zuvor beschriebenen Beispielen |
| findet man auch hier ein Galvanometer g7, einen |
| Anschlagnocken 98,,eine Döse g9 mit dünnwandiger |
| Mündung, eine Kapsel i oo mit einer Membran i o i, |
| die einen auf die gegebenenfalls eine dünnwandige |
| Mündung aufweisende Düse i o3 wirkenden Schirm |
| 102 trägt und unter Wirkung einer DniCkfeder 104 |
| steht. D!urch eine Ausdehngyngskammer i o 5 wird |
| ein um eine Achse io6a drehbarer Hebel io6 ge- |
| schwenkt. Ferner ist hier ein Zeiger 107 erkennbar, |
| der mit dem Hebel i o6 starr verbunden 'ist und |
| dessen Spitze vor einer Skala io8 spielt. Weiterhin |
| weist dieses bewegliche System eine Führung i og |
| für eine Schreibfeder od. dgl. i io auf, mittels deren |
| die Änderungen des das Galvanometer 97 durch- |
| fließenden Stroanes, welche den Änderungen dien zu |
| überwachenden physikalischen Größe entsprechen, |
| in einem der Verstärkung entsprechenden Maßstab |
| auf die unilaufende Registriertrommel i i i aufgezeich- |
| net werden. Die Kapsiel i oo, die Düse 103 und die |
| elastische Kammer io5 werden aus der Leitung, |
| 112 sowie aus ihren Abzweigungen I13 und I 14 |
| mit Druckluft gespeist. Eine Zugfeder I15 ist |
| dauernd bestrebt, die Düse 103 dem Schirm 102 |
zu nähern. Auf dem Hebel 107 ist bei i 16 eine Gelenkstange 117
angelenkt, deren anderes Ende bei I 18 mit einem Hebel i 1
9 gelenkig verbunden
ist, der seinerseits bei i 2o in, einem nicht dargestellten Lager drehbar und bei
121 mit dem Düsenträger 122 gelenkig verbunden ist. Das Verhältnis der beiderseitigen
Armlängen i i 9, i 19 dieses Hebels kann durch Löcher, wie etwa bei 123, verändert
werden, in welche der Gelenkpunkt i 18 des Lenkers 117 beliebig verlegt werden kann.
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Andererseits befindet sich auf der Achse io6a ein Hebel 124, in welchem
ein Gewindestift 125 sitzt, der bei 126 an einem Arm 127 angebracht ist, welcher
mit einem gleichfalls um die Achse io6a drehbaren Hebel 128 ein Ganzes bildet. Eine
Feder i 28a stützt sich einerseits gegen den Arm 127 und andererseits gegen die
Unterseite des Hebels 124 ab. Durch einen auf den Stift 125 aufgeschraubten Rändelkniopf
od. dgl. 129 kann der Winkel zwischen den Armen 124 und 128 verstellt werden. Das
Unterende des Hebels 128 trägt eine Düse i3o, die gegebenenfalls eine dünnwandige
Mündung aufweisen kann und mit einem Bremsschirm 131 zusammenwirkt, der an einer
Feder 132 sitzt. welche ihrerseits an einem kleinen Hebelansatz 133 befestigt ist,
der mit dem Zeiger 107 in starrer Verbindung steht. Durch einen Hebel 134 wird die
Bewegung des Schirmes 131 gegen die Düse 130 begrenzt.
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Der Hebel 124 ist mit einer geneigten Platte 135 versehen, die mit
einer, gegebenenfalls mit dünnwandiger Mündung versehenen Drüse 136 zusammenwirkt,
und zwar mittels eines Tasters 137, der auf einem elastischen und auf der Düse 136
befestigten Arm 138 sitzt. Die Düse 136 ist im Boden 139 einer Ausdehnungskammer
oder Kapsel 14o angeordnet, welche über eine mit einer Drosselstelle 14ia versehene
Abzweigung 141 der Hauptleitung 112 mit Druckluft gespeist wird. Den Bewegungen
des Bodens 139 dieser Kammer 140 wirkt eine, gegen die feste Auflage 143 abgestützte
Feder 142 entgegen.
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Andererseits wird eine auf dem Stützteil 143 angebrachte Ausdehnungskammer
144 über eine Abzweigung 146 der Hauptleitung i 12 mit Druckluft gespeist. Diese
Kammer wirkt über einen Stößel 145 auf die Unterseite des Hebels 124. Die Abzweigung
146 ist ferner über eine teilweise biegsame Leitung 147 an die Düse 130 angeschlossen.
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In der Abbildung ist weiter ein Ventil 148 erkennbar, das in einer
Druckleitung 149 liegt und von einer elastischen Membran i 5o gesteuert wird, welcher
eine Diruckfeder 151 entgegenwirkt. Diese Membran i 5o steht über die Zweigleitung
141 mit der Hauptdruckleitung 112 in Verbindung.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß sich das
System bei einer bestimmten Galvanometerstroinstärke 97 im Gleichgewicht befindet,
daB bei dieser Stromstärke der der Mündung der Düse 99 gegenüberliegende Teil der
Rampe 98 innerhalb des Kontraktionsbereiches des aus der Düse 99 austretenden Luftstrahles
liegt, und daß in dieser Lage auch der Bremsschirm 102 der Kapsel ioo unter Einfluß
des in dieser Kapsel herrschenden Druckes sowie des Gegendruckes der Feder 104 steht
und sich gleichfalls in der Kontraktionszone des aus der Düse io3 austretenden Luftstrahles
befindet, sofern letztere eine dünnwandige Mündung besitzt, wobei sich der Zeiger
io7 auf einem bestimmten Teilstrich der Skala io8 befinden möge. Steigt nun der
Galvanometerstrom, so führt der Nocken 98 eine Drehung um seine Achse aus, so d:aß
sich seine Rampenfläche der Düse 99 nähert. Der Rückstoß des Luftstrahles auf die
Düse ändert sich und bewegt diese nach links, während gleichzeitig der Luftdruck
in der Kammer io5 ansteigt und infolgedessen der Schirm io2 sich der Düse 103 nähert,
um sie gegebenenfalls sogar völlig abzudecken. Dies hat eine Verstellung des Hebels
io6 nach links zur Folge, so daß sich der Zeiger 107 unter Spannung der Feder i
15 nach rechts bewegt. Bei dieser Rechtsbewegung des Zeigers 107 führt auch der
Hebel i i 9 unter Wirkung des Lenkers 117 eine Schwenkung aus, wodurch die Diüse
99 von dem Nacken abgehoben wird, bis hierdurch der Rückstoß des Luftstrahles auf
die Düse .abnimmt und den Druck hinter dieser herabsetzt. Dies hat wiederum ein
Absinken des D!ruc!kes in der Kammer io5 zur Folge, und es stellt sich wegen des
nunmehr geschaffenen Luftstromes durch die Düse 103 ein neuer Gleidhgewichtszustan.d
.ein. Sobald dieser erreicht ist, kommt das System zur Ruhe, und der Zeiger hat
sich auf einen anderen Strich der Skala io8 eingespielt, welcher der veränderten
Galvanometerstromstärke entspricht, die ihrerseits eine Funktion der zu überwachenden
Betriebsgrüße ist.
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Durch Verstellen des Gelenkpunktes 118 am Lenker 117 kann. das Verhältnis
der Ausschläge von Zeiger 107 und Düse 99 verändert werden.
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Die Verlängerung log des Zeigers I07 bewirkt die graphische Aufzeichnung
i ioa der zu Änderungen der Betriebisgröße.
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Wenn -sich das Regelventil 148, 150, 151 in Mittelstellung und auch
der Hebel io6 in seiner Mittellage befindet, sa daß die gegenseitige Stellung der
Düse i 3o, des Nockens 98 und der Schirme 131 bzw. 137 so ist, daß sich diese Schirme
in der Mitte des Kontraktionsbereiches der von den entsprechenden Düsen ausgeblasenen
Luftstrahlen befinden, und wenn jede der Kammern 105, 140 und 14.1 sich in ihrer
Mittellage befindet, und wenn schließlich eine Änderung der zu regelnden Größe ein
Anwachsen des das Galvanometer 97 durchfließenden Stromes zur Folge hat, so wird
der auf der Membran i o i .ansteigende Druck den Hebel i o6 nach links schwenken
und unter Verschiebung des Schirmes 131 nach rechts die Düse 130 entlüften,
wodurch der Druck in der Kapsel 144 und auf den StÖBel 143 abnimmt. Hierdurch ,senkt
sich der Hebel 124, wobei er die Düse 13o dem Schirm 131 wieder nähert, bis sich
ein neuer Gleichgewichtszustand einstellt, der dem neuen Zustand der zu regelnden
Größe entspricht. Die schräge Platte 135 wird sich dann gegen den Taster 137 legen
und auf diese Weise die Düse 136 drosseln, wodurch
der Diruck in
der Kammer i 4o ansteigt. Dieser Diruckkanstieg wirkt sich in einer Verschiebung
der Kammerwand 139 von rechts nach links aus, bis infolge der Neigung der Platte
135 der dem Gleichgewichtszustand entsprechende AusfluVß von neuem wiedevhergestellt
ist, wonach das System 136, 137, 138, 139, 140 zur Ruhe kommt, und zwar wegen der
Zusammendrückung der ihm entgegenwirkenden Feder 142 bei einem nunmehr höheren Innendruck.
Dieser neue Druck wird über die Leitung 141 dem Ventil 148 zugeführt, delssen Durchgang
hierdurch teilweise Moder ganz gedrosselt wird.
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Tritt eine Änderung der Regelgröße in entgegengesetzter Richtung auf,
so laufen die beschriebenen Vorgänge in umgekehrter Richtung ab.
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Durch Einwirkung auf' die Rändelmutter 129 kann man die relative
Lage der Drüse 130 in Bezug auf die Hebel io6, 107 und infolgedessen auch die Mittellage
des Regelpunktes beherrschen.
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Anstatt den Schirm als Anschlagnocken auszubilden, kann man ihn auch
so gestalten, da:ß die mit der Diü;se zusammenwirkende Fläche in allen ihren wirksamen
Teilen parallel zur Drehachse des Nockens verläuft.
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Im Falle der Verwendung eines Anschlagnockens können die Erzeugenden
der Rampe des Nockens anstatt senkrecht auch schräg zur Achse gerichtet sein und
können Kegelstümpfe bilden. Es ist auch möglich, den Winkel, den die Erzeugende
mit der Direhachse bildet, so zu wählen, daß die Achse der Drüse, die senkrecht
zur Erzeugenden der Rampe stellen muß, durch die Spitze 61 (vgl. Abb. 9) der Achse
des Nockens geht. So wird vermieden, daß diese Spitze in Seitenrichtung wirkenden
Beanspruchungen ausgesetzt ist.