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Radizierender Transmitter Die Erfindung bezieht sich auf einen radizierenden
Transmitter mit zwei vorzugsweise gleich langen und durch ein Gelenk verbundenen
Hebeln, deren eines Ende ortsfest, jedoch drehbar gelagert ist und deren anderes
Ende frei auf einer den ortsfesten Drehpunkt schneidenden Geraden verschiebbar ist
mit einem auf Relatiwerschiebungen ansprechenden Indikator, der gegebenenfalls über
Verstärkereinrichtungen eine Hilfskraft steuert.
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Bei einer solchen Anordnung ist die Verschiebung des freien Endes,
von der Strecklage der Hebel aus gerechnet, proportional dem Quadrat des Weges,
den der Gelenkpunkt, wiederum von der Strecklage aus, hierbei zurücklegt. Voraussetzung
ist dabei, daß der Weg des Gelenkpunktes ein bestimmtes Maß, verglichen mit der
Hebellänge, nicht überschreitet. Für praktische Fälle genügt es, den Weg des Gelenkpunktes
auf etwa 10 % der Hebellänge zu begrenzen.
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Es ist eine Recheneinrichtung mit drei Druckbälgen bekannt, die an
einem um die Mittelachse drehbaren Ring als Kraftvergleichseinrichtung angreifen.
Die Auslenkung des Ringes wird durch einen Indikator abgetastet und die Druckkraft
eines Balges zur Kompensation des Ausschlages nachgesteuert. Abgesehen davon, daß
für eine Radizierung oder Quadrierung hier drei Bälge erforderlich sind, ist die
Anordnung auch mechanisch komplizierter aufgebaut.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen
dem freien Ende und einem entsprechend der zu radizierenden Größe verschiebbaren
Glied dadurch mindestens annähernd konstant gehalten ist, daß der Indikator eine
in Richtung senkrecht zu der Geraden durch die Hebelendpunkte auf den Gelenkpunkt
wirkende Hilfskraft steuert.
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Eine solche Radiziereinrichtung hat gegenüber den bekannten Anordnungen
den Vorteil höherer Genauigkeit der Anzeige, besonders in der Nähe des Nullpunktes
der zu radizierenden Größe.
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Die gleiche Anordnung läßt sich auch zur Quadrierung eines Meßwertes
verwenden, wenn die Wirkungsstelle des Indikators mit der der Hilfskraft in zweckmäßiger
Weise vertauscht wird. Hierbei hält der Indikator den Abstand des vom Meßwert verstellten
Gliedes vom Gelenkpunkt konstant, während die Hilfskraft den freien Endpunkt des
Hebels verschiebt.
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Der Transmitter gemäß der Erfindung ist besonders zur Radizierung
von Meßwerten geeignet, die in Form von Drücken, vorzugsweise Wirkdruckwerten vorliegen.
Zweckmäßig wirkt der zu radizierende Druck dabei auf einen federgefesselten Balgenkörper
ein. Für die Radizierung der Wirkdruckwerte ist dabei die Anwendung des Kraftwaagenprinzips
besonders vorteil-
haft. Hierzu wird der Weg des freien Hebelendes mittels einer
Feder in eine proportionale Kraft umgewandelt. Die Feder und der zu radizierende
Druck wirken dann in entgegengesetzten Richtungen auf die Kraftvergleichseinrichtungen,
deren Ausschlag von dem die Hilfskraft steuernden Indikator überwacht wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher
erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Beispiel für die Anwendung einer elektrischen Hilfskraft,
die von einem elektrischen Abgriff über einen Verstärker gesteuert wird. Nach Fig.
2 wirkt die zu radizierende Größe als Druck auf einen federgefesselten Balgenkörper.
Fig. 3 und 4 zeigen die Anwendung des Kraftwaagenprinzips. Die Anordnung nach Fig.
3 ist dabei zur Radizierung, die nach Fig. 4 zur Quadrierung eines Druckmeßwertes
geeignet.
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Nach Fig. 1 sind die Hebel 1 und 2 durch ein Gelenk 3 verbunden und
an der Stelle 4 ortsfest jedoch drehbar gelagert. Das Ende 5 ist zum Beispiel in
einer Führung auf der Geraden 6 verschiebbar. Außerdem ist am Hebelende 5 der eine
Teil eines induktiven Indikators mit dem Magnetsystem 7 befestigt. Bei einer Verschiebung
des Eisenankers 8 in Richtung der Pfeile 9 wird in bekannter Weise die Flußverteilung
in den Schenkel des induktiven Indikators geändert.
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Der Anker 8 wird von dem zu radizierenden Meßwert in Richtung der
Pfeile bewegt. Über den Verstärker 10 wird bei einer Abweichung des Ankers 8 aus
der Mittellage zwischen den Schenkeln des Magnetsystems der Elektromotor 11 in der
einen oder der anderen Drehrichtung betätigt. Mittels eines Zahnrades 12 und einer
Zahnstange 13 bewegt sich dabei der Gelenkpunkt 3 senkrecht zur Geraden 6, bis das
am Ende 5 befestigte Magnetsystem 7 mit seinen Schenkeln wieder
symmetrisch
zum Eisenanker 8 steht. Wenn das System in die Ruhelage zurückgekehrt ist, ist der
Weg s2, den der vom Meßwert verstellte Anker 8 zurückgelegt hat, proportional dem
Quadrat des Weges sX, um den sich der Gelenkpunkt 3 aus der Strecklage der Hebel
1 und 2 entfernt hat.
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An Stelle des induktiven Indikators können beliebige andere bekannte
elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch wirkende Indikatoren verwendet werden.
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Nach Fig. 2 wird der zu radizierende Druckwert über die Leitung 15
einem Balg 14 zugeführt, dessen Ausdehnung infolge der Ringfeder 16 dem zugeführten
Druck proportional ist. Am freien Ende 5 des Hebelsystems ist eine Ausströmdüse
17 befestigt, die dem als Prallplatte wirkenden Boden 18 des Balgenkörpers 14 gegenübersteht.
Die Düse ist über eine flexible Leitung 19 an einen pneumatischen Verstärker 20
bekannter Bauart angeschlossen. Über den Ausgang 21 des Verstärkers wird der Balg
22 mit Druckluft beaufschlagt, der wiederum durch eine Ringfeder 23 gefesselt ist.
Bei dieser Ausführung ist der sich im Balgenkörper 22 einstellende Druck dem Quadrat
des Druckes im Balgenkörper 14 proportional. Nähert sich beispielsweise der Boden
18 des Balgenkörpers 14 der Düse 17, so steigt der Druck in der Düse an, und über
den Verstärker wird auch der Druck im Balgenkörper 22 entsprechend erhöht. Wegen
der sehr steilen Charakteristik der Düse bleibt somit der Abstand zwischen dem Boden
18 und der Düse 17 innerhalb des Aussteuerungsbereiches konstant.
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Für die Radizierung von Drücken hat sich das Prinzip des Kraftvergleichs
mit Hilfe einer Kraftwaage besonders bewährt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.
3 greift der zu radizierende Druck über einen Balgenkörper 25 an einem im Punkt
26 drehbar gelagerten Hebel 27 der Kraftwaage an. Am Ende 28 wirkt auf den gleichen
Hebel im entgegengesetzten Sinne eine Schraubenfeder 29, die am frei verschiebbaren
Ende 5 des Hebelsystems befestigt ist. Dieses Ende 5 wird von einem bei 31 gelagerten
Hebel 30 von verhältnismäßig großer Länge auf der Geraden 6 geführt. Der Hebelarm
27 der Kraftwaage wirkt außerdem als Prallplatte für die Düse 32, die von einem
pneumatischen Verstärker 33 mit Preßluft beschickt wird. An den Ausgang des Verstärkers
33 ist der Balg 34 angeschlossen, der sich infolge der ihn umgebenden Ringfeder
35 proportional dem Druck in seinem Innern ausdehnt. Die Anordnung nach Fig. 3 ist
besonders geeignet, um Wirkdrücke zu radizieren und den zugehörigen Durchflußwert
unmittelbar anzuzeigen oder in einen Regler einzuführen. Der Wirkdruck wird hierbei
dem Balg 25 zugeführt, und dem Balg 34 kann der dem Durchfluß proportionale Druck
wert entnommen und durch ein Druckmeßgerät mit linearer Skala angezeigt werden.
Bei einer Wirkdruckänderung im Balg 25 ändert sich der Druck in der Düse 32, und
über den Verstärker 33 wird der Druck im Balgenkörper 34 verändert. Der Gelenkpunkt
3 verschiebt sich, und die Feder 29 wird gespannt oder entspannt, bis sie auf den
Hebelarm 27 das gleiche Drehmoment, jedoch im entgegengesetzten Sinne ausübt wie
der Balg 25. In dieser Lage bleibt der Hebei 27 in Ruhe. Wegen der steilen Charakteristik
der Düse 32 ändert sich der Abstand des Hebelarmes von der Düse innerhalb des Aussteuerungsbereiches
nur
sehr wenig. Damit der beschriebene Transmitter ausreichend genau arbeitet, muß
die Rückwirkung der Feder 29 auf den Balg 34 genügend klein gehalten, d. h. der
Balg 34 z. B. über seine Feder 35 verhältnismäßig stark gefesselt sein.
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Fig. 4 zeigt praktisch die gleiche Anordnung für den Fall, daß ein
Druckmeßwert quadriert werden soll. Der entsprechende Eingangsmeßwert wirkt dabei
auf einen Balgenkörper26, der den Gelenkpunkt 3 des Hebelsystems verschiebt. Die
Ausströmdüse 32 steht wiederum dem als Prallplatte wirkenden Hebei 27 gegenüber,
jedoch wirkt nunmehr der vom Verstärker 33 abgegebene Ausgangsdruck auf den Balg
25. Dieser Druck ist dem Quadrat des Druckes im Balg 26 proportional, wenn das Drehmoment,
das von der Feder 29 auf den Hebel 27 ausgeübt wird, den gleichen Wert wie das vom
Balg 25 ausgeübte Drehmoment erreicht.