DE1174083B - Messeinrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G Ol d

Deutsche Kl.: 42 d-1/12

Nummer: 1174 083

Aktenzeichen: M 39139IX b / 42 d

Anmeldetag: 1. Oktober 1958

Auslegetag: 16. Juli 1964

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung, bei der eine von einem Meßwertgeber ausgehende Bewegung ohne mechanische Kupplungselemente auf ein Anzeigesystem übertragen und durch einen Zeiger sichtbar gemacht wird, indem ein mit dem Meßwertgeber bewegbarer längspolarisierter erster Magnet durch vektorielle Überlagerung seines Magnetfeldes mit dem Magnetfeld eines mit dem Zeiger in Wirkverbindung stehenden zweiten Magneten diesen in eine Drehbewegung versetzt.

Bei einer großen Anzahl von Meßinstrumenten muß die von einem Meßorgan ausgehende Bewegung möglichst verlustfrei und ohne störende Rückbeeinflussung des Meßorgans auf ein Anzeigesystem übertragen werden, das die jeweilige Lage des Meßorgans durch einen zugeordneten Zeigerausschlag kennzeichnet.

Es sind bereits Meßsysteme bekanntgeworden, bei denen sich das Meßorgan in einem nach außen abgeschlossenen Behälter befindet, wobei die Verstellbewegung von einem U-förmigen Magneten durch ein unmagnetisches Diaphragma auf einen gleichfalls U-förmig ausgebildeten Mitnehmermagneten und eine mit diesem verbundene Anzeigeachse übertragen wird. Dabei stehen sich jeweils ungleichnamige Pole derMagneten gegenüber. Ein derartiges Kopplungssystem entspricht im wesentlichen einem völlig mechanisch arbeitenden System, bei dem lediglich eine Drehbewegung einer Meßwelle über eine zwischengeschaltete magnetische Kupplung übertragen wird. Ein solches vorbekanntes Meßsystem, das bei der Tankinhaltsanzeige für brennbare Flüssigkeiten verwendet werden kann, weicht jedoch in seinen Eigenschaften nicht von rein mechanisch arbeitenden Meßsystemen ab. Insbesondere ist ohne Zwischenschaltung von Übersetzungsgliedern keine günstigere Skaleneinteilung zu erreichen.

Magnetische Kupplungen zwischen Meßorgan und Anzeigesystem werden insbesondere bei Durchflußmessern für gasförmige und flüssige Medien verwendet, bei denen der magnetische Meßkörper in dem Durchflußrohr angeordnet ist und auf ein außerhalb des Rohres vorgesehenes mit einem Magneten bestücktes Anzeigesystem einwirkt. Bei einem bekannten Durchflußmesser dieser Art steuert der längspolarisierte Schwimmermagnet einen außerhalb des Rohres mit dem Zeiger des Anzeigesystems gekoppelten geschlitzten Hufeisenmagnet derart, daß der Hufeisenmagnet bei einer Lageveränderung des Schwimmers im Rohr eine Drehbewegung erfährt. Infolge seiner relativ großen Abmessungen ist der Einbau eines Hufeisenmagneten in ein kleines Meßinstrument nicht geeignet. Auch sind zur Anzeige der Bewegung Meßeinrichtung

Anmelder:

Moto-Meter Hermann Schlaich, Stuttgart N

Als Erfinder benannt:

Kurt Gentner, Stuttgart-Bad Cannstatt

des Hufeisenmagneten auf einer Skala mit dem Zeiger verbundene Übertragungsglieder vorgesehen, die den Bau des Gerätes verteuern und störanfällig machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfach aufgebaute Meßeinrichtung zu schaffen, wobei durch eine geeignete Ausbildung der die magnetischen Verhältnisse beeinflussenden Bauteile ohne irgendwelche Übersetzungsglieder die verschiedensten Skalencharakteristiken und Ausschlagwinkel des Zeigers erreichbar sind. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der zweite Magnet als ein radialpolarisierter Zylindermagnet ausgebildet ist, der im Bereich von als Rückstellorgane wirkenden Polschuhen angeordnet ist.

Dieses Gerät enthält ein Minimum an Bauteilen, so daß ein besonders robustes Betriebsinstrument geschaffen ist, das selbst bei starken Erschütterungen keinerlei die Meßgenauigkeit beeinflussende Änderung erleidet. Die Abmessungen des Instruments können äußerst klein gehalten werden, was sich für einen Einbau im Armaturenbrett von Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen als sehr günstig auswirkt.

Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ist der Abstand der Polschuhe zum radialpolarisierten Zylindermagnet einstellbar vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, den Ausschlagbereich des Zeigers und damit den Skalenverlauf des Instruments zu beeinflussen und die verschiedensten Skalenformen, beispielsweise mit einer Dehnung im normalen Bereich der anzuzeigenden Meßgröße, einfach zu realisieren.

Eine zweckmäßige Ausführungsform kann so aufgebaut sein, daß die Polschuhe streifenförmig ausgebaut sind. Es kann außerdem vorteilhaft sein, daß der mit dem Meßorgan in Verbindung stehende längspolarisierte Magnet bei einem eine Verschiebungsbewegung ausführenden Meßorgan achsparallel zum Zylindermagnet des Anzeigesystems bewegbar ist. Dabei kann

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der längspolarisierte Magnet in der Nullage des Meß- polarisierter Drehmagnet 13 gelagert und mit der organs symmetrisch zum Zylindermagneten angeord- Achse 12 drehfest verbunden. Am einen Ende der net sein. Bei dieser Anordnung kann man ein Meß- Achse 12 ist ein Zeiger 14 befestigt, wobei die zugesystem mit Mittel-Null-Stellung herstellen, das bei der hörige Skalenteilung auf dem Boden eines tellerförmig Anzeige von der Null-Stellung nach links oder rechts 5 ausgebildeten Skalenteils 15 aufgebracht ist. Der telden gleichen Skalenverlauf aufweist. lerförmige Skalenteil 15 ist mit Hilfe von Schrauben

Bei einem eine Drehbewegung ausführenden Dreh- 16 an Tragesäulen 17 befestigt, die ihrerseits mit der organ kann der mit dem Meßorgan in Verbindung Oberfläche des Gehäuses 1 fest verbunden sind,
stehende längspolarisierte Magnet zweckmäßig so an- Bewegt sich der Stift 3 z. B. infolge einer Durchgebracht sein, daß seine Drehachse im Bereich der io wölbung der Membran nach oben, so führt auch der neutralen Zone liegt und daß die Drehachse des Meß- längspolarisierte zylinderförmige Magnet 5 eine parorgans die Drehachse des radialpolarisierten Zylinder- allele Verschiebebewegung aus. Dabei überlagern sich magneten im wesentlichen senkrecht schneidet und die Magnetfelder der beiden Magnete derart, daß der vorzugsweise auf der durch die Polschuhe bestimm- Drehmagnet 13 einen Bewegungsantrieb erfährt und ten Ebene senkrecht steht. Die Drehbewegung des 15 über die Zeigerwelle 12 den Zeiger 14 vor der Skalen-Meßorgans wird dabei ohne Verwendung eines Um- teilung so weit verstellt, bis das von den Polschuhen 8 lenk- oder Übersetzungsgliedes in einfachster Weise ausgehende magnetische Rückdrehmoment, welches in eine um 90° versetzte Drehbewegung einer Zeiger- den Drehmagneten 13 wieder in seine Ausgangsstelachse umgewandelt. lung zurückzubringen sucht, das Antriebsdrehmoment

Es kann außerdem zweckmäßig sein, den längs- 20 gerade kompensiert, so daß ein stationärer Zeigerpolarisierten Magneten mit den gleichen Abmessun- ausschlag eintritt.

gen auszuführen, wie der radiale Zylindermagnet. Zur Eichung des Meßsystems und zum Festlegen

Hierdurch wird die Herstellung eines solchen Meß- eines bestimmten Skalencharakters können die Polgerätes vereinfacht. schuhe 8 mit Hilfe der auf dem Stegstück 6 aufge-

Die Erfindung kann bei den verschiedensten Meß- 25 klammerten zungenförmigen Blechteile 9 gegenüber geräten Anwendung finden. Hinsichtlich des Einstell- der Drehachse des Drehmagneten 13 verschoben wervorganges des Zeigers erweist sich das System ohne den.

die Verwendung zusätzlicher Dämpfungsmittel als Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4

völlig ausreichend gedämpft, so daß seine Verwen- ist die Verschiebebewegung eines von einer Membran dung auch in Fahrzeugen vorteilhaft möglich ist, in 3° bewegten Stiftes 3 zunächst über einen U-förmigen denen das Meßgerät stoßweisen Beschleunigungskräf- Schwenkbügel 18 in eine Drehbewegung umgesetzt ten ausgesetzt ist. Wegen der günstigen Eigenschaften worden. Diese Drehbewegung eines Meßorgans wird des zur Verfügung stehenden Permanentmagnet- durch den am einen Schenkel des U-förmigen Schwenkmaterials ist auch bei längerem Gebrauch keine Ände- bügeis 18 angeordneten streifenförmigen Permanentrung der magnetischen Eigenschaften des Meßsystems 35 magneten 50, bei dem der Drehpunkt im Bereich sei- und damit keine Veränderung der Eichung zu be- ner neutralen Zone liegt, ohne mechanische Koppfürchten, lungsglieder auf das Anzeigesystem übertragen.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Der Schwenkbügel 18 ist mit Hilfe von Achssrum-

Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. mein 19, 20 einerseits in einem auf dem Gehäuse 1 Es zeigt 40 durch Schrauben 21 gehalterten Winkel 22 und an-

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Meßsystems nach dererseits in dem mit dem Steg 6 einstückig ausgeder Erfindung mit einem eine Verschiebebewegung führten Haltestück 23 gelagert. Das Haltestück 23 ist ausführenden Meßorgan, ebenfalls U-förmig gestaltet, wobei im Bereich der

F i g. 2 eine Draufsicht auf ein Meßsystem nach beiden freien Schenkelenden ein Lagerstück 24 ein-Fig. 1, 45 gesetzt ist. In dem Lagerstück 24 befindet sich ein

F i g. 3 eine Seitenansicht eines Meßsystems mit Lager der den radialpolarisierten Zylindermagneten einem eine Drehbewegung ausführenden Meßorgan, 13 tragenden Drehachse 12. Die andere Lagerung der

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Meßsystem nach Drehachse 12 ist bei 25 vorgesehen.
Fig. 3. Auf dem Stegstück 6 sind, wie im bereits beschrie-

In F i g. 1 und 2 ist die neue Erfindung am Beispiel 5° benen Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 2, zungeneines Membrandruckmessers verwirklicht. Man er- förmige Weicheisenplättchen 9 mit krallenförmigen kennt ein Gehäuse 1, das über eine Anschlußleitung 2 Ansätzen 26 festgeklemmt, welche mit diesen einmit dem Meß raum verbunden werden kann. Im stückig ausgebildete streifenförmige Polschuhe 8 tra-Innern des Gehäuses 1 befindet sich eine Membran, gen. Diese streifenförmigen Polschuhe 8 sind in diewelche je nach der Größe des Druckes mehr oder 55 sem Fall derart angeordnet, daß sie in zueinander minder stark ausgewölbt wird, wobei sich ein an ihr parallelen Ebenen liegen, wobei die Drehachse 12 des befestigter Stift 3 verschiebt. An dem Stift 3 ist eine Drehmagneten 13 zwischen diesen Ebenen liegt. Zur Halterung 4 vorgesehen, welche einen längspolarisier- Verstärkung der magnetischen Wirkungen sind im ten zylinderförmigen Magneten 5 derart am Stift 3 be- Bereich der Polzonen des zylindrischen Drehmagneten festigt, daß der Magnet 5 an der Verschiebebewegung 60 13 Weicheisenstäbe 40 so eingelegt, daß sie mit einem des Stiftes 3 teilnimmt. Teil ihrer Oberfläche den äußeren Umfang des zylin-

Auf der Oberseite des Gehäuses 1 ist ein Steg 6 mit derförmigen Drehmagneten 13 überragen und eine Hilfe von Schrauben 7 befestigt, der einen Teil des äußerste, achsparallele Scheitellinie aufweisen.
Anzeigesystems bildet. Auf diesem sind Polschuhe 8 An dem U-förmigen Schwenkhebel 18 ist mittels

in Form von aus Blechstücken 9 abgewinkelten schma- 65 einer einstellbaren Schraubverbindung ein Abtastlen Blechstreifen angebracht. In einem Lagerstück 10, stück 27 befestigt, das mit einem Abtaststift 28 auf dessen eine Lagerung 11 abgenommen werden kann, einer Endscheibe 29 des Stiftes 3 aufliegt. Damit diese ist auf einer Achse 12 ein zylinderförmiger, radial- Auflage unabhängig von der Stellung der Endscheibe

immer gesichert ist, wurde auf dem Achsstummel eine Torsionsfeder 51 angebracht, die sich einerseits an dem feststehenden Haltewinkel 22 und andererseits an dem Schwenkhebel 18 abstützt. Durch die hierdurch bedingte Federwirkung liegt der Abtaststift in jeder Stellung der Endscheibe 29 auf ihrer Oberfläche auf, so daß eine einwandfreie und streng proportionale Umsetzung der Linearbewegung des Stiftes 3 mit Endscheibe 29 in die Drehbewegung des U-förmigen Schwenkhebels 18 gegeben ist. Durch die Zwischenschaltung des U-förmigen Schwenkhebels 18 kann auch bei relativ kleinen Linearbewegungen eines Meßorgans, wie sie beispielsweise bei Membrandruckmessern auftreten, ein genügend großer Zeigerausschlagbereich erzielt werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Meßeinrichtung, bei der eine von einem Meßwertgeber ausgehende Bewegung ohne mechanische Kupplungselemente auf ein Anzeigesystem übertragen und durch einen Zeiger sichtbar gemacht wird, indem ein mit dem Meßwertgeber bewegbarer längspolarisierter erster Magnet durch vektorielle Überlagerung seines Magnetfeldes mit dem Magnetfeld eines mit dem Zeiger in Wirkverbindung stehenden zweiten Magneten diesen in eine Drehbewegung versetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Magnet als ein radialpolarisierter Zylindermagnet (13) ausgebildet ist, der im Bereich von als Rückstellorgane wirkenden Polschuhen (8) angeordnet ist.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Polschuhe zum radialpolarisierten Zylindermagnet einstellbar ist.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe streifenförmig ausgebildet sind.

4. Meßeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Meßorgan in Verbindung stehende längspolarisierte Magnet bei einem eine Verschiebungsbewegung ausführenden Meßorgan achsparallel zum Zylindermagneten des Anzeigesystems bewegbar ist.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der längspolarisierte Magnet in der Nullage des Meßorgans symmetrisch zum Zylindermagneten angeordnet ist.

6. Meßsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Meßorgan in Verbindung stehende längspolarisierte Magnet bei einem eine Drehbewegung ausführenden Meßorgan derart angebracht ist, daß seine Drehachse im Bereich der neutralen Zone liegt, daß die Drehachse des Meßorgans die Drehachse des radialpolarisierten Zylindermagneten im wesentlichen senkrecht schneidet und vorzugsweise auf einer durch die Polschuhe bestimmten Ebene senkrecht steht.

7. Meßsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der längspolarisierte Magnet die gleichen äußeren Abmessungen aufweist wie der radialpolarisierte Zylindermagnet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 840 006, 920 392,

871203;

USA.-Patentschrift Nr. 2 102402;
Hengstenberg, Sturm, Winkler: Messen

und Regeln in der chemischen Technik (1957), S. 868.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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