DE1118063B

DE1118063B - Mengenmesseinrichtung

Info

Publication number: DE1118063B
Application number: DESCH19509A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Adolf Kruessmann
Original assignee: Schoppe and Faeser GmbH
Current assignee: Schoppe and Faeser GmbH
Priority date: 1956-02-02
Filing date: 1956-02-02
Publication date: 1961-11-23

Description

Mengenmeßeinrichtung Es ist bekannt, Differenzdruckmesser von Mengenmeßeinrichtungen mit angekuppelten induktiven Ferngebern zur Fernübertragung von Meßwerten proportional dem Differenzdruck zu benutzen und als Empfänger motorgetriebene, mit Nullverstärker ausgerüstete Nachlaufwerke zu verwenden, wobei die Radizierung mittels Kurvenscheiben erfolgt. Ferner sind sogenannte Stromwaagen bekanntgeworden, welche die mechanischen Meßkräfte an Membranen oder Faltenbälgen unmittelbar mittels elektrischen Dynamometersystemen kompensieren, welche aus Verstärkern gespeist werden, so daß der Ausgangsstrom oder die Ausgangs spannung dieser Verstärker ein Maß für die Menge selbst ist.
Demgemäß geht die Erfindung aus von einer an sich bekannten Mengenmeßeinrichtung mit je einem auf der Geber- und Empfangsseite vorgesehenen gleichartigen induktiven Ferngeber, von denen der geberseitige mit einem mechanischen Differenzdruckmesser und der empfangsseitige mit einem Stellsystem quadratischer Charakteristik gekoppelt ist, und mit einem von der Spannungsdifferenz beider induktiver Ferngeber beeinflußten Verstärker, dessen Ausgang das Stellsystem im Sinne einer Nachführung des empfangsseitigen Ferngebers an die Meßbewegung des Differenzdruckmessers speist. Die Erfindung besteht darin, daß als empfangsseitiges Stellsystem mit quadratischer Charakteristik ein elektrisches Meßsystem mit ausschlagabhängiger Rückstellkraft dient, welches unter der Einwirkung seiner Auslenkung nach vollzogenem Abgleich am Verstärkereingang eine von der Meßgröße abhängige Restspannung einstellt, die im Ausgangskreis des Verstärkers einen Strom entsprechender Größe zur Folge hat.
Die Erfindung stellt eine Kombination der beiden eingangs erwähnten bekannten Meßeinrichtungen dar.
Von der erstgenannten wird das Prinzip der Spannungskompensation der vom geberseitigen und empfängerseitigen induktiven Ferngeber gelieferten Spannungen übernommen, deren Differenz in üblicher Weise einen Verstärker speist. Im Ausgangskreis dieses Verstärkers fließt jedoch unabhängig von den Widerständen dieses Kreises ein Stromwert, der lediglich abhängig ist von der Meßgröße. Bezüglich dieses Teiles wird also Gebrauch gemacht von einer charakteristischen Eigenschaft der Stromwaagenmeßeinrichtung.
Durch diese Kombination wird es möglich, auf die motorische Verstellung der erstgenannten bekannten Einrichtung und auf das Waagebalkensystem der an zweiter Stelle erwähnten bekannten Einrichtung zu verzichten, indem als Empfänger lediglich ein Meßsystem mit quadratischer Charakteristik verwendet wird, dessen Stellkraft zur Herbeiführung der Spannungskompensation ausgenutzt wird. Auf diese Weise wird ein mechanisch und elektrisch besonders einfacher Aufbau der Meßeinrichtung erzielt.
Bild 1 zeigt schematisch den Aufbau einer derartigen Mengenmeßeinrichtung. Der Differenzdruckmesser 1 enthält z. B. eine metallische Membran 2, welche den Eisenkern 3 des Differentialtransformators 4 bewegt. Die Primärspule 5 dieses Differentialtransformators 4 wird vom Netz gespeist. Die Hubbewegungen des Eisenkems 3 sind bei geeigneter Ausbildung der Membran mit außerordentlicher Exaktheit proportional dem Differenzdruck selbst.
Die in der Sekundärspule 6 induzierte Spannung wird zum Empfänger über zwei Adern 7 fernübertragen, und im Empfänger mit der induzierten Spannung des Kompensations-Differential-Transformators 8 verglichen. Die Erregerwicklung dieses Differentialtransformators 8 liegt in Reihe mit der Erregung des Geber-Differential-Transformators 4, so daß Temperaturunterschiede an den beiden Differentialtransformatoren keine Meßwertfälschungen bewirken können. Die induzierte Spannung des Empfänger-Differential-Transformators 8 kann mit Hilfe des Justierpotentiometers 9 in beliebiger Weise von 0 bis 1000/au abgegriffen werden. Die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Differentialtransformatoren wird dem Eingang des Verstärkers 10 zugeführt, der die Wechselspannung in eine Gleichspannung oder in Gleichstrom großer Leistung umwandelt. Dieser Verstärker kann mit elektronischen Röhren oder magnetischen Verstärkereinheiten oder mit Transistoren ausgeführt sein. Der Ausgangsstrom des Verstärkers 10 speist die beiden hintereinandergeschalteten Wicklungen des Dynamometers 11 (Tauchspuldynamometer) und erzeugt an der Luftspule dieses Dynamometers eine Kraft, die streng quadratisch mit dem elektrischen Strom anwächst. Da dieser Dynamometer mit Hilfe der Feder 12 linear gefesselt ist, ergibt sich ein quadratisches Verhältnis zwischen dem Hub der Dynamometer-Luftspule und dem eingespeisten Gleichstrom. Daraus ergibt sich, daß z. B. zur Erzeugung eines Hubes von 1 lelo des Eisenkernes des Empfänger-Differential-Transformators 8 ein Stromanteil von 10 <>10 des maximalen Stromes erforderlich ist und bei Erzeugung eines Weges von 1000/o ein Strom von 100 100°/o. Der elektrische Gleichstrom im Dynamometer ist also unter der Voraussetzung, daß der Differenzdruckmesser an eine übliche Blende in einer Rohrleitung angeschlossen ist, ein Maß für den Flüssigkeitsstrom in der Rohrleitung. Es ist verhältnismäßig leicht, die Feder 12 so auszubilden, daß sie temperaturunabhängig ist, so daß die gesetzmäßige, quadratische Funktion des Dynamometers nicht durch Temperatureffekte gestört wird. Da die erforderlichen Hubbewegungen am Differentialtransformator8 nur Bruchteile eines Millimeters zu betragen brauchen, befindet sich auch bei geeigneter Konstruktion des Dynamometers die Luftspule immer in einem homogenen Feld, so daß auch von dieser Seite die vorerwähnte quadratische Gesetzmäßigkeit nicht gestört wird. Netzspannungsänderungen wirken auf den Differentialtransformator 4 in gleicher Weise wie auf den Differentialtransformator8 aus, so daß bei Spannungsdifferenz Null oder nahe Null keine Störungen des Meßwertes durch Netzspannungsschwankungen erfolgen können. Das gleiche gilt für Netzfrequenzschwankungen. Der Verstärker 10 wird mit einer solchen Empfindlichkeit ausgestattet, daß er bei Differenzspannungen von weniger als 1 °/oo der maximalen Empfängerspannung an 8 bereits ausgesteuert ist und seine maximale Ausgangsleistung erzwungen wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Mengenmessung zu einer außerordentlichen Exaktheit zu bringen, die nur durch das Hystereseverhalten des Erregereisens am Dynamometer 11 begrenzt wird.
In den Ausgangs stromkreis des Verstärkers können beliebige Meßmittel eingefügt werden, z. B. Durchspulanzeiger 13 oder Drehspulschreiber 14 oder Gleichstromzählermotoren 15, die alle von dem gleichen eingeprägten Strom durchflossen werden.
Für Regelungszwecke ist es möglich, in den Verstärker-Ausgangskreis zusätzlicheWiderstände 16 einzufügen, deren Spannungsabfälle ein lineares Maß für die gemessene Menge darstellt.
Weiterhin kann die Bewegung des Empfängersystems auch noch unmittelbar zur Anzeige des Differenzdruckes oder der Menge benutzt werden. Dies ist durch den Zeiger 17 angedeutet, der gegebenenfalls noch über Zwischenhebel zur Vergrößerung der Übersetzung betätigt werden kann.
Bild 2 stellt eine andere mögliche Variante des Empfängers dar, der sich von dem Empfänger nach Bild 1 dadurch unterscheidet, daß statt des Dynamometers ein aus dem Lautsprecherbau bekanntes Tauchspulensystem 18 mit Permanentmagnet verwendet wird. Es ist dann die an der Tauchspule erzeugte Kraft proportional dem durchfließenden Gleichstrom. Bildet man jedoch die Gestängeverbindung zum Empfänger-Differential-Transformator 8 in geeigneter Weise aus (Pythagorassatz), so ist bei Winkeln z <200 eine auf innerhalb 1 1°/oo exakte Abhängigkeit zwischen dem Tauchspulhub und dem Eisenkernweg gegeben, so daß auch mit dieser Empfängereinrichtung eine Radizierung ermöglicht wird.
Der Vorteil dieser Empfängereinrichtung nach Bild 2 gegenüber der Empfängereinrichtung nach Bild 1 ist der, daß die Zeitkonstante dieses Empfängers um fast zwei Größenordnungen besser ist, da die Induktivität des Dynamometers durch Wegfall der Erregerspule für den Topfmagneten wesentlich kleiner ist als bei dem System nach Bild 1.
Gleichzeitig sind die von der Tauchspule des Permanentsystems in Bild 2 abgegebenen Tauchspulkräfte, bezogen auf den jeweils durchfließenden Strom, wesentlich größer, so daß ein entsprechend vergrößerter Anteil an Meßenergie für die Speisung der Meßgeräte zur Verfügung steht. Auch hier kann die Bewegung der Tauchspule durch einen Zeiger 17 direkt angezeigt werden. Es ergibt sich dann eine lineare Skala für die Menge.
Ferner kann noch eine Druck- oder Temperaturkompensation oder eine Kompensation nach anderen Zustandsgrößen, wie z. B. dem Heizwert, vorgenommen werden, indem zu den Anzeigegeräten 13, 14, 15 oder zum Widerstand 16 für die Regelsignale entsprechend veränderbare Widerstände in Reihe oder parallel geschaltet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Mengenmeßeinrichtung mit je einem auf der Geber- und Empfängerseite vorgesehenen gleichartigen induktiven Ferngeber, von denen der geberseitige mit einem mechanischen Differenzdruckmesser und der empfangsseitige mit einem Stellsystem quadratischer Charakteristik gekuppelt ist, und mit einem von der Spannungsdifferenz beider induktiver Ferngeber beeinflußten Verstärker, dessen Ausgang das Stellsystem im Sinne einer Nachführung des empfangsseitigen Ferngebers an die Meßbewegung des Differenzdruckmessers speist, dadurch gekennzeichnet, daß als empfangsseitiges Stellsystem mit quadratischer Charakteristik ein elektrisches Meßsystem (11, 18) mit ausschlagabhängiger Rückstellkraft dient, welches unter der Einwirkung seiner Auslenkung nach vollzogenem AbgIeich am Verstärkereingang eine von der Meßgröße abhängige Restspannung einstellt, die im Ausgangskreis des Verstärkers einen Strom entsprechender Größe zur Folge hat.
2. Mengenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein federgefesseltes Dynamometersystem (11) zur Verstellung des induktiven Ferngebers (8) im Empfängerteil.
3. Mengenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein federgefesseltes Tauchspulmeßsystem mit Permanentmagnet (18) und nachgeschaltete mechanische Mittel zur Erzeugung der quadratischen Charakteristik zur Verstellung des induktiven Ferngebers (8) im Empfängerteil.
4. Mengenmeßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verstärker-Ausgangskreis Widerstände (16) eingefügt werden und daß die Spannungsabfälle in diesen Widerständen das Regelsignal für nachgeschaltete Regler liefern.
5. Mengenmeßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verstärker-Ausgangskreis anzeigende, schreibende und zählende Meßgeräte (13, 14, 15) eingefügt werden.
6. Mengenmeßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Emp fängerteil ein mechanisches Anzeigesystem (17) zur unmittelbaren Anzeige der Bewegung des federgefesselten Meßsystems vorgesehen ist.
7. Mengenmeßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel oder in Serie zu den Meßgeräten oder zu den eingefügten Widerständen für Regelsignale zusätzliche veränderbare Reihen- oder Parallelwiderstände zur Korrektur der Temperatur, des Drucks oder des Heizwertes angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 579050; ATM-Blatt J 932-1, März 1936, Abb. 16, 17, T40 einschließlich Rückseite; USA.-Patentschrift Nr. 2 420 539.