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Vorrichtung zur Übertragung verschiedener Meßvorgänge und Aufzeichnung
der Resultierenden dieser beiden Vorgänge, wobei die Übertragung des einen NIeßvorganges
durch Einschaltung von auf einen Eisenkern wirkenden Spulen erfolgt.
Die
Erfindung betrifft eine elektrische Fernanzeige- und Schreibvorrichtung, mittels
welcher Messungen einzelner Meßvorrichtungen allein oder mehrerer Meßvorrichtuna
n gemein.sa:m als einheitliches Ni'Ießergebnis nach außen hin übertragen und aufgezeichnet
werden sollen.
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Vorrichtungen, die einzelne Messungen :mit Hilfe des elektrischen
Stromes nach .außen hin übertragen, sind bekannt. Sie weisen aber verschiedene Nachteile
auf für den Fall, daß Meßvorgänge übertragen werden sollen, die sich durch eine
Potenzgleichung ausdrücken lassen. Hierbei wird häufig gefordert, daß das aufgezeichnete
Diagramm plani.m@etrierbar ist, es müssen also ungleichen Änderungen der Meßwege
im Primärinstrument gleiche und gesetzmäßige Änderungen der Meßwege im Anzeigeinstrument
entsprechen. Bei den bekannten Vorrichtungen wird das einmal durch entsprechende
Kontaktentfernungen im Primärinstrument erreicht. Diese Art der Anordnung hat aber
den Nachteil, @daß in manchen Fällen die Entfernung der unteren Kontakte untereinander
so gering wird, daß ihre Unterbringung im Primärinstrument sowie auch die genaue
Einstellung der Entfernungen große Schwierigkeiten verursacht.
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Eine andere Art Vorrichtungen benutzt Widerstandsdrahtwindungen oder
Widerstandskörper, deren Form so gewählt ist, daß bei ungleichmäßiger Änderung der
Wege einer Leitersäule im Primärinstrument entsprechend gleichmäßige Wege im Anzeigeinstrument
aufgezeichnet werden. Grundbedingungen für ein genaues Übertragen sind aber einmal
eine gleichbleibende Stromstärke sowie gleichbleibende Widerstände an den Stromübergangsstellen.
Diese Forderungen werden jedoch nicht .erfüllt. Ferner weisen die als Anzeigeinstrument
verwendeten Spannungsmesser oder Stromzähler ,einen so geringen Genauigkeits- bzw.
Empfindlichkeits-U a ad auf, daßgeringe - Widerstandsänderungen im Primärstromkreis
gar nicht zur Wirkung kommen.
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Es sind ferner Vorrichtungen bekannt, welche mehrere Vorgänge unabhängig
voneinander. als einheitliches Ergebnis nach außen hin übertragen. Sie sind aber
für manche übertragungszwecke nicht brauchbar. Z. B. kann ein Meßvorgang, der sich
durch die allgemeine Gleichung x - a # b ausdrücken läßt, worin x
das anzuzeigende Meßergebnis und a und b beliebige Meßgrößen sind, nicht übertragen
werden. Die vorstehend angegebenen Nachteile sind bei der vorliegenden Erfindung
vermieden.
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In ,der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele -des Erfindungsgedankens
wiedergegeben. Abb. A bis H zeigen die Verbindung zweier Messungen; nach Abb. I_
sollen drei Messungen zu einer Meßangabe vereinigt -werden. Abb. A gibt eine Schreibvorrichtung
mit periodischer Aufzeichnung wieder.
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Die Anordnung des Erfindungsgedankens bei einem Differenzdruckmesser=
(z. B. D@ampfinesser mit Drosselorgan) mit Berücksichtigung des spezifischen Gewichtes
des gemessenen Stoffes zeigen Abb. A und ß. Die Messung erfolgt nach der Formel
worin 0 die Dampfmenge, h den durch einen in ,der Dampfleitung herbeigeführten Druckabfall
und y das spezifische Dampfgewicht bedeutet. Es müssen also zur Bestimmung der Dampfmenge
0 zwei sich änderndeWerte, einmal der in z. B. einem Ouecksilbermanometer gemessene
Druckabfall 1c und ferner das mit Hilfe des Dampfdruckes in einem beliebigen Druckmesser
ermittelte spez. Gewicht y dauernd gemessen und selbsttätig so zueinander in Beziehung
gebracht werden, daß das Ergebnis der Formel
genügt. Von einem Queck.-,siliber enthalten-<len MelIschenkel i, auf dessen Spiegel
der vor dem Drosselorgan herrschende Druck wirkt, während auf den Spiegel im anderen
Schenkel ider hinter dem Drosselorgan herrschende Druck wirkt, so daß die Differenz
der beiden Drucke den Druckunterschied /a hervorruft, gehen darin eingeschmolzene
Drähte zu Spulen 2a, 2b, 2, u.sw., deren Enden untereinander verbunden und
an !den einen Pol einer Stromquelle angeschlossen sind. Der andere Pol dieser Stromquelle
ist mit dem Quecksilber verbunden. Die eingeschmolzenen Drähte haben bei dem gegebenen
Beispiel aus praktischen Gründen gleich weite
Entfernungen untereinander.
Die Entfernung der Spulen untereinander geht aus nachstehender Betrachtung hervor:
Es ist bei gleichem spez. Dampfgewicht
Wenn h durch die Entfernung der Spulen -ezeigt «-erden soll, so iniissen sich dessen
# ant, Werte verhalten wie die Ouadrate der Werte von 0. Soll jedoch 0 angezeigt
werden, so müssen die Werte von 7a auf dem Diagramm als Wurzelwerte von 1i erscheinen.
Das Diagramm ist dann planimetrierbar. Innerhalb der Spulen ist ein im Gleichgewicht
befindlicher Eisenkeril 3 längsbeweglich angeordnet. Steigt iltin z. B. infolge
höheren Druckunterschiedes h die Otiecksilbersäule in dem M eßächenkel, so «-erden
die Spulen 2a, 2G und -2, tisw. nacheinander in den .Stromkreis eingeschaltet, wodurch
der Kern 3 sich in die !%Iitte des von den durchflossenen Spulen erzeugten magnetischen
Feldes stellt. Der Kern greift an einer Scheibe 4. an, «-elche ein Reibungsrad 5
um einen entsprechenden Winkel ; dreht. Dieser Winkel ist einmal abhängig von der
Länge des Weges des Kernes 3 und ferner von der Stellung eines Reibungsrades 5 vom
Mittelpunkt der Scheibe d.. Diese Stellung wird aber beeinflußt von der Stellung
des von dem vor dem Drosselorgan herrschenden Druck p und damit vom spe7. Gewicht
abhängigen Kolben 6 im Zylinder ;. Der Wurzelwert
kann z. B. in folgender bekannter Weise erhalten werden: Die im Zylinder 7 liegende
Spiralfeder hat eine gesetzmäßig sich ändernde Drahtdicke dergestalt, daß bei z.
B. einem Druck p die Zusammenpressung der Feder eine Funktion von beinahe verhältnisgleich
ist, so ist auch die
ist. Da der Druck P dem spez. Gewicht y Zusainniendrückung rrIer Feder eine Funktion
von
Wächst z. B. das spez. Gewicht auf das Doppelte, so wird der Kolbenweg ,das 1,-Iifaclle
sein. Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn nach Abb. C und D durch den zweiten
Meßvorgang einer Spulenanordnun:g 8 eine Neigung gegeben wird. In ,dieser Spulen.anordnun.gbewegt
sich der Kern 13, der infolge :der magnetischen Wirkung der Spulen innerhalb dieser
seine Lage behält und eine an zwei Stangen 14 gleitende Stange 12 verschieben kann.
Die Spulenanordnung ist im Punkte 9 :drehbar. Fest .mit ihr verbunden und im .gleichen
Punkte drehbar ist ein Hebepo angeordnet, an dessen einem Ende eine Stange 1 i angreift,
deren Bewegung durch den zweiten Meßvorgang erfolgt. Ist z. B. die Spulenanordnung
urn den Winkel /1 gedreht, so ist bei gleichbleibender Stellung les Kernes 13, d.
h. wenn der erste Meßvor-#"ang sich nicht ändert, die senkrechte Verschiebung g
der Stange 12 dein Quadrat des Sinus /i verhältnisgleich.
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In Abb. E und F ist zu denn ,gleichen Zweck die Entfernung der Spulen
16a, 16G, 16, usw. untereinander veränderlich, wobei die unterste Spule 16" festliegen
kann. Jede Spule der Spulenreihe 17 kann an einer Stange 1 8 gleiten und ist drehbar
befestigt an -dem einen Ende von Hebeln 19,j, 19G, 19j. USW-,
«-elche in festliegenden
Punkten 2oa, 200 20,. usw. drehbar sind. Die anderen Enden der Hebel
greifen in Gelenken an einer Stange 21 an. Der erste Meßvorgang bringt durch Magnetisieren
der entsprechenden Spulen in schon .beschriebener Weise den Kern in .die gezeichnete
Lage. Wird nun die Stange 21 vom zweiten Meßvorgang in schon beschriebener Weise
in der Pfeilrichtung bewegt, so drehen sich die Stangen 19a, 19G, 19c
USW. um die festliegenden Punkte 20a, 20G, 20, USW-Und ändern so die Entfernung
der Spulen untereinander. Die Entfernung ist abhängig von der Lage ,der festen Punkte
:2o, 2oG, 2o, tisw. einerseits und anderseits von der Verschiebung der Stange 21.
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In Abb. G ist die Spulenreihe 22 :durch den zweiten, bereits in Abb.
A dargestellten Meßvorgang zu sich selbst parallel verschiebbar. Zu dem Zweck ist
eine Stange 23 fest mit der Spulenreilie verbunden. Die Bewegung dieser Stange ist
von dem bereits beschriebenen Meßvorgang
abhängig; sie überträgt sich auf die Spulenreihe 22. Die ausgezogene Stellung ges
im vorliegenden Fall vor der Spurenreihe .beweglichen Kernes 2d., der auf einem
um 25 drshbaren Hebel befestigt ist, sei .die Stellung bei Nichtwirh-ung des zweiten
Meßv organfies. Bei . der Verschiebung der Spulenreihe in die gestrichelte Lage
durch die Verschiebung der Stange 23 bleibt der Kern 24 im Mittelpunkt des von den
stromdurchflossenen Spulen erzeugten magnetischen Feldes, wodurch der Winkel und
damit der Zeigerausschlag größer wird.
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Abb. F1 zeigt eine Vorrichtung, welche die Allhängigkeit zweier Meßvorgänge
nach den Regeln der Parallelkoordinaten darstellt. Als Beispiel sei der einfachen
Erklärung wegen wieder die Formel
gewühlt. Logarithmiert man diese Gleichung, so folgt log 0 - 1I., log 1t ; 1/.2
log "#j.
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Trägt man diese Werte gemäß Abb. K an drei in gleichem Abstand ,einander
parallelen
Geraden .an, so kann nach den Regeln der Plaiiirnetrie
leicht bewiesen werden, daß log Q - i/2 log h -@- % log y
ist. .daß .also
die Gleichung erfüllt ist.
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Teilt man nun gemäß Abb. H die Entfernung der Spulen logarithmisch
ein, so wird beim Messen .das Endergebnis einer jeden Messung auf der mittleren
Skala 30 abzulesen sein.
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In Abb. L ist eine Vorrichtung dargestellt, die gestattet, drei Meßvorgänge
zu einer Anzeige zu vereinigen. Der einfachen Erklärung wegen sei wieder die bekannte
Dampfineßforinel angegeben:
Für gesättigten Dampf ist -das spez. Gewicht;, allein abhängig vom Druck. Für diesen
Fall genügt auch die Bestimmung gemäß der Anordnung nach Abb. A. Ist der Dampf jedoch
überhitzt, so muß noch die Temperatur des Dampfes berücksichtigt werden. Das kann
z. B. nach .der vereinfachten Formel
geschehen, worin T die absolute Temperatur des Dampfes bedeutet.
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Zur Bestimmung von jll_ a dient in schon beschriebener Weise
die Spulenreihe3z, deren Spulen mit Kontakten eines Schwimmerdampfniessers 32 verbunden
sind. Der Druck wird mittels -verschiebbaren Reibungsrades, wie schon in Abb. A
beschrieben, berücksichtigt. Die Temperatur mißt das Thermometer 33, dessen eingeschmolzene
Kontakte zu der Spulenreihe 34 führen. Die Entfernungen der Kontakte voneinander
sind so gewählt, daß ihre Quadrate sich umgekehrt wie die absoluten Temperaturen
T des Dampfes verhalten.
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Steigt z. B. die Temperatur des Dampfes bei sonst gleichem Druck und
gleicher Geschwindigkeit, so wird der Kern 35 hochgezogen, wodurch der Kern . 36
sinkt und dadurch der lIeßweg auf der Trommel kleiner wird.
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Um bei stark schwankenden Meßergebnissen das aufgezeichnete Diagramm
nicht undeutlich Nverden zu lassen, ist gemäß Abb. A die Einrichtung ,so getroffen,
daß nur in bestimmten Zeitabschnitten für eine kurze Zeitspanne die Spulen vom Strom
durchflossen werden. Zu diesein Zweck sind am Umfang ,der Trommel in regelmäßigen
Abständen Erhöhungen 37 ,angebracht, welche beim Drehen der Trommel Kontal,-te 38
in Berührung bringen und .den Stromkreis nur vorübergehend schließen. Da das Gewicht
des Eisenkernes 3 ausgeglichen ist, so wird seine Stellung während der Stromöffnungen
nicht geändert. Um die durch Erschüttern etwa möglich werdende Verschiebung des
Kernes 3 zu verhindern, kann :dieser durch eine Feder in seiner Lage festgehalten
werden.