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Dreheis enmeßgerät nach dem Prinzip der Quotientenmesser Die Erfindung
betrifft ein Dreheisenmeßgerät nach dem Prinzip der Quotientenmesser, bestehend
aus zwei mit flachen Pol schuhen aus Weicheisen versehenen Elektromagneten, deren
Wicklungen von den Meßströmen gespeist werden, und einem in der Ebene der Polschuhe
mittels einer Achse drehbar angeordneten flachen Weicheisenanker.
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Es sind Dreheisenmeßgeräte bekannt, bei welchen die den Zeigerausschlag
bestimmenden Elektromagnete nahe ihrer Befestigung mit Einschnürungen versehen sind,
welche ein Verbiegen der Elektromagnete zum Zwecke der Abgleichung und Regelung
des Zeigerausschlages in jeder Richtung zulassen. Dabei müssen die beiden Elektromagnete
einzeln eingestellt werden.
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Die durch Verbiegen einstellbaren Elektromagnete sind in der erforderlichen
Biegestellung aber nicht arretierbar. Daher kann nicht wirksam vermieden werden,
daß sich die Elektromagnete in unerwünschter Weise zurückbiegen, was eine dauernde
Fehlanzeige des Dreheisenmeßgerätes zur Folge hat.
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Bei Dreheisenmeßgeräten ist es weiterhin bekannt, den Magneten einen
Körper aus magnetisierbarem Metall zuzuordnen, welcher für jeden der Magnete einen
biegsamen Schenkel hat, durch dessen Verformung relativ zu dem Magnet der Zeiger
auf das Skalablatt eingeregelt werden kann. Auch bei diesen bekannten Dreheisenmeßgeräten
ist es nicht möglich, den magnetisierbaren Metallkörper in der jeweiligen Biegestellung
zu arretieren, so daß das Meßgerät empfindlich gegen Stöße ist und dann eine Fehlanzeige
liefert, wenn sich infolge einer Stoßbeanspruchung der magnetisierbare Metallkörper
in unerwünschter Weise zurückbiegt.
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Dreheisenmeßgeräte, bei welchen die beiden Wicklungen einen gemeinsamen
Gegenpol aufweisen und mit diesem ein Dreieck bilden, welches den Anker und seine
senkrecht zur Ebene des Dreiecks stehende Senkrechtachse umschließt, sind ebenfalls
bekannt. Bei diesen Meßgeräten sind die Magnete aber fest angeordnet, so daß eine
Einregelung des Zeigers auf die Skala durch Verlagerung der Magnete relativ zum
Anker nicht möglich ist.
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Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, ein Dreheisenmeßgerät
so auszubilden, daß der Zeiger relativ zur Meßwertskala so eingeregelt werden kann,
daß eine nachträgliche Beeinflussung der Einstellung durch äußere Einflüsse vermieden
wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Dreheisenmeßgerät zu schaffen,
welches durch nur eine einzige Einstellung sicher und dauerhaft eingeregelt werden
kann. Dies wird gemäß der Erfindung in erster Linie dadurch erreicht, daß die beiden
Elektromagnete samt Polschuhen relativ zueinander fest angeordnet sind, während
ihre Lage relativ zum Weicheisenanker in der
Ebene desselben in begrenztem Ausmaß
beliebig einstellbar ist.
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In Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens können die Polschuhe
starr an einem Weicheisenbauteil befestigt werden und über einen Luftspalt mit dem
einen Pol des Weicheisenankers und der andere Pol des Weicheisenankers über einen
Luftspalt und einen magnetischen Rückschluß teil mit dem Weicheisenbauteil der Elektromagnete
in magnetischer Verbindung stehen.
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Gemäß einem anderen wesentlichen Erfindungsmerkmal kann der Weicheisenbauteil
im wesentlichen eben ausgebildet werden und zwei senkrecht zu dieser Ebene verlaufende
Weicheisenkerne tragen, von welchen jeder an seinem freien Ende einen Polschuh aufweist
und zwischen Weicheisenbauteil und Polschuhen die Magnetwicklungen hält und als
Rückschlußteil ein längliches Teilstück des Weicheisenbauteiles aus dessen Ebene
etwa parallel zu den Weicheisenkernen abgebogen werden kann und mit seinem Ende
nahe an den Pol des Weicheisenankers heranreichen.
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Gemäß der Erfindung kann das Dreheisenmeßgerät in einem Gehäuse sitzen,
in welchem die Welle des Weicheisenankers drehbar und rechtwinklig zur Gehäusegrundfläche
gerichtet gelagert ist, wobei der Weicheisenbauteil an der Gehäusegrundfläche befestigt
und parallel zu dieser in begrenztem Ausmaß einstellbar ist.
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Die Welle des Weicheisenankers kann ebenfalls erfindungsgemäß im
Gehäuse über Säulen gehalten werden, welche zugleich als Stromzuführungen zu den
Elektromagneten ausgebildet werden. Die Elektromagnete können dabei so in Reihe
geschaltet werden, daß die Polschuhe mit gleicher Polarität magnetisiert werden.
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Die Erfindung soll nunmehr ausführlicher an Hand der sie beispielsweise
-wiedergebenden Zeichnung erläutert werden, und zwar zeigt Fig. 1 in räumlicher
Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dreheisenmeßgerätes,
Fig. 2 einen Schnitt durch das Dreheisenmeßgerät in einer Schnittebene, welche durch
die Ankerwelle und einen der Elektromagnete hindurchführt, während Fig. 3 eine Schaltungsanordnung
für einen elektrischen Steuerkreis wiedergibt, in welchem ein erfindungsgemäßes
Dreheisenmeßgerät verwendet werden kann.
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Das Dreheisenmeßgerät ist in einem beispielsweise rechteckquerschnittsförmigen
Gehäuse 1 mit einer verglasten Vorderseite 2 angeordnet und so eingerichtet, daß
es seine Arbeitslage einnimmt, wenn die verglaste Vorderseite 2 etwa in lotrechter
Richtung verläuft.
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Eine Welle 3 wird in Lagern zwischen Lagerplatte 4 und 5 gehalten,
welche mit Abstand voneinander vorgesehen sind und an der Rückseite des Gehäuses
1 über zwei Säulen 6, 7 abgestützt werden. Die Welle 3 trägt einen Zeiger 8, welcher
sich über eine Skala 9 hinwegbewegen kann, die ebenfalls im Gehäuse 1 vorgesehen
ist. Zur Begrenzung des Zeigerausschlages auf etwa einen Drittelkreisumfang sind
(nicht dargestellte) Anschläge vorgesehen. Auf der Welle 3 ist hinter der Skalenscheibe
9 ein Weicheisenanker 10 mit zwei Polen 11 und 12 angeordnet, wobei seine Längsachse
unter einem rechten Winkel zur Welle 3 verläuft. Ein Gewichtsteil 13, beispielsweise
aus Messing, wird vom Weicheisenanker 10 gehalten. Ein Trägheitsdämpfungsbauteil
14, welcher beispielsweise durch ein Messingrad gebildet wird, sitzt lose auf der
Welle 3 zwischen zwei Scheiben 15, 16, welche hinter dem Weicheisenanker 10 angeordnet
sind und fest auf der Welle 3 sitzen.
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An der Innenseite der Gehäuserückwand ist ein p]attenförmiger Weicheisenbauteil
17 vorgesehen, der dreiarmig ausgebildet ist, welcher jedoch an einem der Arme einen
unter einem rechten Winkel nach aufwärts gerichteten Vorsprung aufweist. Dieser
Vorsprung bildet einen magnetischen Rückschlußteil 18, dessen freies Ende sich unmittelbar
hinter dem Pol 11 des Weicheisenankers 10 befindet. Die Achse der Ankerwelle verläuft
durch denjenigen Arm des Weicheisenbauteiles 17, welcher den magnetischen Rückschlußteil
18 trägt. Die beiden anderen Arme des Weicheisenbauteiles 17 tragen Weicheisenkerne
19, 20, welche beispielsweise als Schrauben ausgebildet sind und sich parallel zur
Ankerwelle 3 erstrecken sowie in ihrer Lage relativ zum Weicheisenbauteil 17 durchEontermutter21
gehalten werden. DieWeicheisenkerne 19, 20 sind von Magnetwicklungen 22, 23 umgeben,
während die Enden derselben flache Polschuhe24, 25 tragen, welche in der Ebene des
Weicheisenankers 10 im Bewegungsbereich des Pols 12 des Weicheisenankers liegen.
Der magnetische Rückschluß teil 18 sowie die Polschuhe 24, 25 sind um den Weicheisenanker
10 und die Ankerwelle 3 herum angeordnet. Die den Pol schuhen 24, 25 gegenüberliegenden
Enden der Weicheisenkerne 19, 20 sind durch Löcher 26 in der Gehäuserückwand geführt,
weiche so groß bemessen sind, daß sie eine merkliche Bewegung der Platte 17
zulassen.
Der Weicheisenbauteil 17 wird in der jeweils gewünschten Stellung durch Federunterlegscheiben
27 und Muttern 28 von außerhalb des Gehäuses 1 arretiert.
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Die Kontermuttern 21, welche die Weicheisenkerne 19, 20 mit dem Weicheisenbauteil
17 verbinden, sind zwischen diesem und der Gehäuserückwand angeordnet, wobei ein
Ansatz 29 an den Weicheisenbauteil 17 angeformt ist, dessen Höhenabmessung derjenigen
der Kontermutter entspricht. Dadurch wird sichergestellt, daß der Weicheisenbauteil
17 etwa parallel zur Rückwand des Gehäuses verläuft. Unterlegscheiben aus Isolierstoff
sind vorgesehen, um die Säulen 6, 7 vom Gehäuse und von den Platten 4, 5 abzuisolieren,
so daß sie als Anschlüsse für die Magnetwicklungen22, 23 verwendet werden können.
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Der Trägheitsdämpfuugsbauteil 14 dient zur Schwingungsdämpfung der
Ankerwelle 3 und des Weicheisenankers 10, indem er unter Reibungsschluß auf die
Ankerwelle 3 einwirkt. Das Dreheisenmeßgerät hat einen magnetischen Kreis mit zwei
Zweigen, und zwar entsprechend den Grenzwerten für die Bewegung des Zeigers 8 und
des Ankers 10, welche durch die bereits erwähnten Anschläge festgelegt sind. Der
erste Zweig des magnetischen Kreises wird durch den Weicheisenkern 19 des Elektromagnets
22, den an dessen oberem Ende befestigten Polschuh 24, die Ankerpole 12 und 11 sowie
den Rückschlußteil 18, den Weicheisenbauteil 17 und den Weicheisenkern 19 gebildet.
Der andere Zweig des magnetischen Kreises wird durch den Weicheisenkern 20 des Elektromagnets
23, den an dessen oberem Ende vorgesehenen Polschuh 25, die Ankerpole 12 und 11
sowie den Rückschlußteil 18, den Weicheisenbauteil 17 und den Weicheisenkern 19
gebildet.
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Der Gewichtsteil 13 ist mit der Ankerwelle 3 so verbunden, daß er
eine Schwerkraft hervorruft, welche innerhalb der zulässigen Bewegung des Weicheisenankers
diesen in einer Flucht mit dem Polschuh 24 des Magnets 22 zu drehen sucht.
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Die beiden Magnetwickungen 22, 23 sind in Reihenanordnung in einem
solchen Sinne geschaltet, daß dann, wenn sie an eine geeignete Gleichstromspannungsquelle
angelegt werden, die beiden Polschuhe 24, 25 die gleiche Polarität aufweisen. Der
freie Anschluß der Magnetwicklung 23, welche die kleinere Windungszahl aufweist,
ist an die positive Klemme einer Gleichstromlieferquelle 30, beispielsweise bei
einem als Benzinstandmesser dienenden Dreheisenmeßgerät, an die Kraftfahrzeugbatterie
angeschlossen, während der freie Anschluß der Magnetwicklung22 an der geerdeten
negativen Klemme liegt. Die Verbindungsstelle der beiden Wicklungen 22, 23 ist mit
dem einen Anschluß eines veränderlichen Widerstandes 31 verbunden, dessen Gleitkontakt
geerdet ist und der in Übereinstimmung mit dem Brennstoffpegel eines flüssigen Brennstoffs
in einem Brennstoffbehälter über eine übliche Schwimmer- und Hebelübertragungsvorrichtung
eingestellt oder verstellt wird.
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Wenn der Widerstand 31 seinen Höchstwert hat, also beispielsweise
bei leerem Brennstoffbehälter, dann hat der Weicheisenanker 10 die Neigung, sich
in Linienübereinstimmung oder in Flucht mit dem Polschuh 24 und dem Magnet 22 einzustellen,
welcher die größte Anzahl von Windungen aufweist. In dem Maße jedoch, wie der Widerstand
31 abnimmt, nimmt der Strom durch den Magnet 23 zu und derjenige durch den Magnet
22 ab, so daß der Anker sich in Richtung auf den Polschuh 25 zu bewegt, und zwar
entgegen der Schwerkraft, welche durch den Gewichtsteil 13 hervorgerufen
wird.
Somit ändern sich in dem Maße, wie der Pegel oder der Flüssigkeitsstand des Brennstoffs
sich ändert, die Größe und das Verhältnis der Ströme in den Magneten 22, 23, und
die Stellung oder Lage des Weicheisenankers 10 sowie des Zeigers 8 ändert sich in
entsprechender Weise. Durch Einregelung der Stellung des Weicheisenbauteiles 17
und damit auch des Rückschlußteiles 18 und der Polschuhe 24, 25 kann das Verhältnis
zwischen Zeigerausschlag und Brennstoffinhalt bzw. Flüssigkeitsstand verändert werden.
Die Anordnung des Rückschluß teiles 18 hinter dem Ankerpol 11 gibt dem Weicheisenbauteil
eine größere Bewegungsfreiheit, ohne daß die Gefahr entsteht, daß der Weicheisenanker
10 fehlerhaft verstellt wird. Wenn das Dreheisenmeßgerät zusammengebaut worden ist,
wird die Stellung oder Lage des Weicheisenbauteiles 17 so eingeregelt, daß eine
größtmögliche Übereinstimmung zwischen Brennstoffbehälterinhalt bzw.
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Flüssigkeitsstand und Skalenanzeiger vorhanden ist.
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Daraufhin wird der Weicheisenbauteil 17 in dieser Stellung verriegelt
bzw. arretiert.
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Es sei noch erwähnt, daß durch den Ausdruck »Weicheisen« ein Werkstoff
bezeichnet werden soll, welcher in magnetischer Hinsicht weich ist, der jedoch die
mechanischen Eigenschaften des Werkstoffes nicht betrifft.
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PATENTANSPROCHE 1. Dreheisenmeßgerät nach dem Prinzip der Quotientenmesser,
bestehend aus zwei mit flachen Polschuhen aus Weicheisen versehenen Elektromagneten,
deren Wicklungen von den Meßströmen gespeist werden, und einem in der Ebene der
Polschuhe mittels einer Achse drehbar angeordneten flachen Weicheisenanker, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Elektromagnete (22, 23) samt Polschuhen (24, 25)
relativ zueinander fest angeordnet sind, während ihre Lage relativ zum Weicheisenanker
(10) in der Ebene desselben in begrenztem Ausmaß beliebig einstellbar ist.