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Vorrichtung zur mechanischen Feinabstimmung der physikalischen Wirksamkeit
einer Kolbenverstellung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen
Feinabstimmung der physikalischen Wirksamkeit einer Kolbenverstellung, insbesondere
zur Abstimmung von elektrischen Hohlraumresonatoren mit einem verstellbaren Kolben
(Hauptkolben), der einen Zusatzkolben enthält.
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Es ist eine Antriebsvorrichtung für zwei mittels Gewindespindel und
Laufmutter achsparallel verschiebbare Organe, insbesondere Abstimmkolben, in Schwingräumen
der Höchstfrequenztechnik bekannt, bei der die verschiebbaren Organe in Abhängigkeit
von der Bewegung eines Einstellorgans von einem proportionalen Zusammenhang abweichende
Längsbewegung ausführen. Dabei wird das erste verschiebbare Organ über eine drehsicher
gelagerte erste Laufmutter und eine von der einstellenden Achse angetriebene Gewindehohlspindel
bewegt, während die Bewegung des zweiten verschiebbaren Organs über eine zweite,
auf der Gewindehohlspindel verschiebbare Laufmutter erfolgt, die über einen zylindrischen
Ansatz von einer in der Gewindehohlspindel drehbar gelagerten, aus ihrem Ende herausragenden
Keilwelle mitgedreht wird, die ihrerseits über ein Keilwellengetriebe von der einstellenden
Achse angetrieben ist. Auf diese Weise können die verschiebbaren Organe (Abstimmkolben)
Längsbewegungen ausführen, die entweder in einem proportionalen oder einem nichtproportionalen
Zusammenhang zueinander stehen. Für einen nichtproportionalen Zusammenhang der Längsbewegung
wird dem zweiten verschiebbaren Organ eine weitere Bewegung überlagert. Diese überlagerung
findet stets gleichzeitig mit der Bewegung des ersten verschiebbaren Organs statt.
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Weiterhin ist ein elektrischer Hohlraumresonator konstanter Kreisgüte
bekannt, der einen Abstimmkolben zur Einstellung der Schwingfrequenz des Hohlraumresonators
aufweist. Dieser Abstimmkolben enthält einen Zusatzkolben in Form eines kleineren
Schiebers, der normalerweise fest steht und in einem bestimmten Bereich der Einstellung
des Abstimmkolbens nur zusammen mit diesem bewegbar ist. Der Abstimmkolben kann
dementsprechend in einem bestimmten Bereich unabhängig von dem genannten Zudatzkolben,
nicht aber -umgekehrt der Zusatzkolben unabhängig vom Abstimmkolben bewegt werden.
Die Aufgabe des Zusatzkolbens besteht dabei darin, bei der Abstimmung des Hohlraumresonators
mittels des Abstimmkolbens die Güte des Resonators herabzusetzen und damit die Anschwingzeit
unabhängig von der eingestellten Frequenz zu gestalten.
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Fernerhin ist ein elektrischer Hohlraumresonator mit einem Abstimmkolben,
in dem ein weiteres Organ, vorzugsweise eine elektrisch verlustbehaftete Scheibe,
relativ zum Abstimmkolben verschoben werden kann, bekannt. Die Relativbewegung des
genannten Organs ist über eine Antriebsvorrichtung stets mit einer Bewegung des
Abstimmkolbens gekoppelt. Es besteht also in jedem Fall. ein bestimmter Zusammenhang
zwischen einer Verschiebung des Abstimmkolbens und des dazu relativ beweglichen
Organs, wobei dieses Organ nicht den Zweck einer Abstimmfunktion hat, sondern einen
bestimmten Schwingungsmode im Resonator unterdrücken soll.
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Bei den geschilderten Anordnungen mit zwei verschiebbaren Organen
(Haupt- - und Zusatzkolben) hängt die Einstellgenauigkeit von der Form und Größe
der Organe sowie von der Feinheit der Antriebsvorrichtungen für die verschiebbaren
Organe ab. Dabei besteht keine Möglichkeit, die physikalische Wirksamkeit einer
bestimmten Einstellung der Organe in noch feineren Grenzen zu verändern. Demgegenüber
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung zur mechanischen
Feinabstimmung der physikalischen Wirksamkeit einer Kolbenverstellung zu schaffen.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs
erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Zusatzkolben den zu verstellenden
Hauptkolben durchsetzend in diesem frei verschiebbar ist und daß eine Verschiebung
des Hauptkolbens (Grobabstimmung) über den Trieb für den Zusatzkolben erfolgt, indem
der Zusatzkolben bei einer Verstellung in einer der beiden Endstellungen relativ
zum Hauptkolben diesen über Endanschläge mitbewegt.
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Ein wesentliches Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Einstellung
der Resonanzfrequenz von elektrischen Schwingkreisen der Höchstfrequenztechnik
bei
z. B. Topfkreisen, . Hohlraumre@onatoren oder Klystronkreisen. Durch die erfindungsgemäße
Verschiebung des Zusatzkolbens unabhängig von der Einstellung des Hauptkolbens kann
dabei die durch den Hauptkolben eingestellte Resonanzfrequenz, beispielsweise im
Fall von Temperaturschwankungen, äußerst genau und reproduzierbar nachgestellt werden.
Die Erfindung ist darüber hinaus überall-,dort von Bedeutung, wo physikalische Größen
durch eine Kolbenverstellung verändert werden sollen. Dies ist beispielsweise der
Fall bei hydraulischen Regelanlagen oder bei optischen Einrichtungen mit Lichtmengensteuerung.
Auch hier ist der wesentliche Vorteil gegeben, daß sich mittels verhältnismäßig
großer mechanischer Hübe (Verschiebung des Zusatzkolbens gegenüber- einer Ruhelage
des Hauptkolbens) eine Feinabstimmung der physikalischen Wirksamkeit der Einstellung
des Hauptkolbens erzielen läßt.
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An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher
erläutert werden. Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Es zeigen F i g.1 bis 4 das Prinzip einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 5 und 6 je ein Beispiel zur Abstimmung eines Hohlraumresonators mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung und F i g. 7 ein Beispiel für eine hydraulische Regeleinrichtung
mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei einer Vorrichtung zur mechanischen
Feinabstimmung der physikalischen Wirksamkeit einer Kolbenverstellung nach den F
i g. 1 bis 4 ist erfindungsgemäß ein kleiner Teil des zu verstellenden Kolbens
1 (im folgenden Hauptkolben genannt) als Zusatzkolben 2 ausgebildet. Der
Zusatzkolben 2, der im Hauptkolben 1 koaxial zu dessen Längsachse geführt ist, soll
unabhängig von der Einstellung des Hauptkolbens 1 mit einem vorgegebenen Hub verschiebbar
sein. Der vorgegebene Hub des Zusatzkolbens 2 ist durch die Länge einer im Hauptkolben
1 vorhandenen Aussparung 3 bestimmt, in der ein Bolzen 4 eingreift, der den Zusatzkolben
2 quer durchsetzt.
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Bei der in F i g. 1 dargestellten Einstellung schlägt der Bolzen
4 am rechten Ende der Aussparung 3 an. Wenn der Zusatzkolben 2, z. B. über
einen Mikrometer-Schraubentrieb, in Richtung des -Pfeiles 5 bewegt wird, verschiebt
sich damit gleichzeitig der Hauptkolben 1 nach rechts in Richtung des Pfeiles 5.
Man hat also den Fall, daß mit einer Bewegung des Zusatzkolbens 2 nach rechts der
Hauptkolben 1 mit seiner gesamten Masse wirksam verstellt wird (Grobverstellung
nach rechts). Wird dagegen der Zusatzkolben 2 entsprechend der F i g. 2 in Richtung
des Pfeiles 6 nach links bewegt, verläuft der Bolzen 4 in der Aussparung 3, ahne
den Hauptkolben 1 mitzubewegen. Es ergibt sich somit eine feine Veränderung der
Wirksamkeit der Einstellung des Hauptkolbens 1 (Feinverstellung nach links). Erst
wenn, wie in F i g. 3 dargestellt ist, der Bolzen 4 am linken Ende der Aussparung
3 anschlägt, nimmt der Zusatzkolben 2 in seiner Bewegung den Hauptkolben 1 wieder
mit (Grobverstellung nach links). Eine Feinverstellüng der Wirksamkeit der Einstellung
des Hauptkolbens 1 ist dann wieder dadurch möglich, daß der i Zusatzkolben entsprechend
der F i g. 4 in Richtung des Pfeiles 5 nach rechts 'bewegt wird (Feinverstellung
nach reghts). . -Die F 'i g. 5 zeigt ein praktisch8s-@Ausführung9beispiel zur Abstimmung
eines, elektrischen Hohlraumresonators 7 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Der Hohlraumresonator 7 ist durch einen Kolben abstimmbar, der aus dem Hauptkolben
1 und dem Zusatzkolben 2 besteht. Der Hauptkolben 1 ist über federnde Zwischenscheiben
im Hohlraumresonator 7 gleitend gelagert. Im Hauptkolben 1 ist koaxial zu dessen
Längsachse der Zusatzkolben 2 wiederum gleitend gelagert. Der Zusatzkolben 2 ist
über den Mikrometer-Schraubentrieb 8 in seiner Längsrichtung bewegbar. Falls einer
der beiden Bolzen 9, die in einem Abstand voneinander, der größer als die Länge
des Führungsweges des Zusatzkolbens 2 im Hauptkolben 1 ist, den Zusatzkolben 2 quer
durchsetzen, "von rechts oder links an den Hauptkolben 1 anschlägt; wird der Hauptkolben
l mit dem Zusatzkolben 2 mitbewegt. Im dazwischenliegenden Bereich ist der Zusatzkolben
2 unabhängig von der Einstellung des Hauptkolbens 1 verschiebbar, Der maximale Hub
dieser unabhängigen Verschiebung ergibt sich aus der Differenz vom gegenseitigen
Abstand der beiden Bolzen 9 und der Länge des Führungsweges im Hauptkolben 1.
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In der F i g. 6 ist eine Abstimmvorrichtung eines Hohlresonators 7
gezeigt, bei der der Zusatzkolben 2 mit einem Mikrometergewinde in den Hauptkolben
1 eingeschraubt ist. Der Hauptkolben i, ist wiederum in einem Mikrometergewinde
im Hohlraumresonator 7 geführt. Durch Drehen der Welle 10 über die Seheibe 11 ist
zunächst der Zusatzkolben 2 wieder für sich verschiebbar (Feinverstellung). -Bei
einem Anschlag der beiden Bolzen 9 am Hauptkolben 1 schraubt sich der Hauptkolben
1 im Hohlraumresonator 7 fort (Grobverstellung). Der Hauptkolben 1 ist bei diesem
Ausführungsbeispiel topfförmig, um einen möglichst großen Hub des Zusatzkolbens
2 für die Feinverstellung zu erhalten.
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F i g. 7 zeigt die Anwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei
einer hydraulischen Regelanlage. In konstruktiver Sicht gleicht dieses Beispiel
im wesentlichen der Ausführungsform nach F i g. 6. Es muß lediglich darauf geachtet
werden, daß der Hauptkolben 1 und der Zusatzkolben 2 den Raum 12, in dem eine Flüssigkeit
vorhanden ist, druckdicht abschließen. Man erkennt, daß bei Verschiebung des Zusatzkolbens
2 der Flüssigkeitsdruck im Rohr 13 zunächst in sehr feinen Grenzen veränderbar ist.
Eine grobe Veränderung des hydraulischen Drucks ergibt sich wieder dann, wenn der
Zusatzkolben 2 mit den Bolzen 9 am Hauptkolben anschlägt -und dadurch diesen mitbewegt.
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Die Erfindung beschränkt sieh nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele.
Insbesondere ist es nicht notwendig, daß die Mitnahme des Hauptkolbens durch den
Zusatzkolben in der in den F i g.1 bis 4 oder 5 bis-7 dargestellten Weise erfolgt.
Es ist z. B. möglich, daß an Stelle der Bolzen 9 in den F i g. 5 bis 7 Flansche
vorgesehen sind. Weiterhin ist es möglich, daß der Zusatzkolben eine Verdickung
aufweist, die in einer um den vorgegebenen Hub des Zusatzkolbens längeren Bohrung
im Hauptkolben 1 verläuft.