DE1135192B

DE1135192B - Arrangement for the transmission of measured values

Info

Publication number: DE1135192B
Application number: DES56153A
Authority: DE
Inventors: William Maunder Cox
Original assignee: S Smith and Sons Ltd
Current assignee: S Smith and Sons Ltd
Priority date: 1956-12-07
Filing date: 1957-12-06
Publication date: 1962-08-23

Description

Anordnung zur Meßwertübertragung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Meßwertübertragung, bei der ein auf eine Meßgröße ansprechendes, bewegbares Element, z. B. eine Membran oder ein Kolben unter der Vorspannung einer Feder steht, die von diesem Element ausgelenkt wird und dessen Bewegung steuert.Arrangement for the transmission of measured values The invention relates to an arrangement for the transmission of measured values, in which a movable, responsive to a measured variable Element, e.g. B. a membrane or a piston is under the bias of a spring, which is deflected by this element and controls its movement.

Beim Messen von nichtlinear ansteigenden Größen macht es sich bei Anordnungen zur Meßwertübertragung störend bemerkbar, daß eine zugeordnete Anzeigeskala nichtlinear unterteilt werden kann. Die Erfindung bezweckt daher, eine solche Anordnung zu schaffen, bei der das Anzeigeelement entsprechend einer vorgeschriebenen Kurvenbahn beeinflußt wird. When measuring non-linearly increasing quantities it makes itself with Arrangements for measured value transmission disturbing noticeable that an assigned display scale can be divided nonlinearly. The invention therefore aims to provide such an arrangement to create in which the display element according to a prescribed curved path being affected.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Anzeigeübertragung der eingangs genannten Art vor, daß die Feder in zwei von ihrer Auslenkung abhängigen Punkten an einem Anschlag vorgegebener Kurvenform anliegt, so daß aus der Lage der beiden Punkte auf der Anschlagkurve eine nach einer vorgegebenen Funktion sich stetig ändernde Rückstellkraft der Feder folgt. To achieve this object, the invention provides for a display transmission of the type mentioned above that the spring depends on its deflection in two Points at a stop of predetermined curve shape is applied, so that from the position of the two points on the stop curve one according to a given function continuously changing restoring force of the spring follows.

Die Anwendung dieser Maßnahme ermöglicht eine besonders einfache Ausbildung einer Anordnung zur Meßwertübertragung, wobei komplizierte Übersetzungsvorrichtungen, die die Anzeige in Abhängigkeit von der einwirkenden Kraft verändern, erübrigt werden können. Die Beeinflussung des Anzeigeelementes entsprechend einem vorgegebenen Gesetz erfolgt bei einer erfindungsgemäßen Anordnung durch das die Vorspannung des beweglichen Elementes bewirkende Federglied, das bei jedem Betrag der zu messenden Größe eine andere Federkraft besitzt. The application of this measure enables a particularly simple one Formation of an arrangement for the transmission of measured values, with complicated translation devices, which change the display depending on the acting force, are not necessary can. Influencing the display element according to a given law takes place in an arrangement according to the invention by the bias of the movable Element causing spring member, which for each amount of the size to be measured a has a different spring force.

Zweckmäßig wird die Feder als mit dem bewegbaren Element fest verbundene Blattfeder ausgebildet, die sich quer zur Bewegungsrichtung dieses Elementes erstreckt, während der Anschlag ortsfest und als eine Rippe ausgebildet ist, die bei Auslenkung der Feder an dieser und entlang einer Mittellinie dieser Feder an ihr angreift. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß nur die für die Messung im Augenblick richtigen Berührungspunkte zwischen der Feder und dem Anschlag wirksam werden. The spring is expediently firmly connected to the movable element Formed leaf spring, which extends transversely to the direction of movement of this element, while the stop is stationary and designed as a rib, which upon deflection the spring engages on this and along a center line of this spring on her. This ensures that only the correct ones are used for the measurement at the moment Points of contact between the spring and the stop are effective.

Die Übertragung der resultierenden Bewegung des bewegbaren Elementes auf ein Anzeigeglied kann über an sich bekannte Gestänge erfolgen, die zweckmäßig aus einem einstellbaren Gestänge oder einem Stößel bestehen1 der zwischen zweien der sich bewegenden Teile angeordnet ist und vorzugsweise auch eine Nullpunkteinstellung des durch die Ubertragungsmittel betätigten Anzeigegliedes ermöglicht. The transmission of the resulting movement of the movable element on a display member can be done via known linkage, which is appropriate consist of an adjustable linkage or a plunger between the two the moving parts is arranged and preferably also a zero point adjustment of the display member actuated by the transmission means.

Falls eine Membran benutzt wird, ist diese biegsam und nicht federnd. Die vorgenannten Zuleitungen sind vorzugsweise mit ausgeweiteten Teilen versehen, so daß sichergestellt wird, daß das in die vorgenannten Öffnungen eintretende Wasser (Medium) den auf die Membran oder den Kolben ausgeübten Druck nicht über Gebühr stört. If a membrane is used, it is flexible and not resilient. The aforementioned leads are preferably provided with expanded parts, so that it is ensured that the water entering the aforementioned openings (Medium) does not unduly pressure exerted on the diaphragm or piston disturbs.

In einer Ausführungsform ist die Membran mit einer Spindel versehen, die in einer Lagerung geführt wird. Das obengenannte Federblatt ist an dieser Spindel so befestigt, daß es sich von dieser nach beiden Seiten erstreckt und an dem festen Auflager angreift, das sich zu beiden Seiten des Lagers erstreckt, wobei die genannte Spindel so angeordnet ist, daß sie das genannte Anzeigeglied mittels einer geeigneten Übertragungseinrichtung betätigt. In one embodiment, the membrane is provided with a spindle, which is kept in a storage. The above spring leaf is on this spindle attached so that it extends from this to both sides and to the fixed Engages support that extends to both sides of the bearing, said Spindle is arranged so that they said display member by means of a suitable Transmission device actuated.

Das Federblatt kann entlang der Spindel einstellbar sein, und zwar in Richtung auf das Auflager oder von diesem hinweg, so daß es- zur Nullpunkteinstellung oder der Eichung des Anzeigegerätes beiträgt. The spring leaf can be adjustable along the spindle, namely in the direction of the support or away from it, so that it - for zero point adjustment or the calibration of the display device.

Die Membran oder der Kolben, das zugeordnete Federglied, das Auflager und die Mittel zur Übertragung der Bewegung der Membran oder des Kolbens auf ein Anzeigeglied sind insgesamt in einem Gehäuse angeordnet, und die beiden entgegengesetzten Seiten der Membran oder des Kolbens stehen mit Hohlräumen von im wesentlichen gleichen Volumen in Verbindung, die den gleichen Temperaturbedingungen unterworfen sind, so daß der Druckunterschied auf beiden Seiten der Membran oder des Kolbens nicht wesentlich durch Änderungen der Umgebungstemperatur des Instrumentes beeinflußt wird. The membrane or the piston, the associated spring member, the support and the means for transmitting the movement of the diaphragm or the piston to a Indicator members are arranged as a whole in a housing, and the two opposite one another Sides of the diaphragm or piston are lined with cavities of substantially the same Volumes in connection that are subject to the same temperature conditions, so that the pressure difference on both sides of the diaphragm or the piston does not significantly influenced by changes in the ambient temperature of the instrument will.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, ein Geschwindigkeitsmesser für ein Boot, wird an Hand der Zeichnungen erläutert, und zwar stellt dar Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung des Pitotkopfes, der mit den Anzeigegerät zusammen benutzt wird, Fig. 2 in schaubildlicher Darstellung einen Schnitt durch das Instrument und Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung eines Teils der Übertragungseinrichtung des Instrumentes, die Mittel zur Nullpunkteinstellung des Zeigers darstellt. One embodiment of the invention, a speedometer for a boat, is explained with reference to the drawings, namely FIG. 1 shows a pictorial representation of the pitot head associated with the display device is used, Fig. 2 is a perspective view of a section through the instrument and FIG. 3 shows a diagrammatic representation of part of the transmission device of the instrument, which represents the means for zero point adjustment of the pointer.

Als Gebersystem für die Geschwindigkeitsmessung eines fahrenden Bootes im Wasser kann im einfachsten Fall ein Pitotrohr verwendet werden, das den Strömungsdruck des Wassers aufnimmt, der dem Meßelement bei einer Rohrverbindung zugeführt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Staurohr verwendet, das sowohl den Strömungsdruck als auch den statischen Druck an der Meßstelle aufnimmt. In diesem Fall sind zwei Rohre 10 und 11 vorgesehen, die von der Unterseite des Bootsrumpfes vorragen und über Zuleitungen mit den Meßelementen verbunden sind. Das Rohr 10 nimmt dabei den Strömungsdruck auf, der von der Geschwindigkeit V und dem statischen Druck S abhängig ist. As a transmitter system for measuring the speed of a moving boat In the simplest case, a pitot tube can be used in the water to control the flow pressure absorbs the water that is fed to the measuring element in a pipe connection. In the illustrated embodiment, a pitot tube is used that both records the flow pressure as well as the static pressure at the measuring point. In this Case, two pipes 10 and 11 are provided which extend from the underside of the boat hull protrude and are connected to the measuring elements via leads. The tube 10 takes the flow pressure depends on the velocity V and the static pressure S is dependent.

Das Rohr 11 weist eine nicht in Fahrtrichtung des Bootes, sondern seitlich dazu liegende Öffnung auf, die den statischen Druck S aufnimmt, und das Meßelement wird in Abhängigkeit von der Differenz der Werte (V+S) - S beeinflußt. Die beiden Rohre 10 und 11 sind mit Bereichen vergrößerten Querschnitts 12 und 13 nahe den Enden der Rohre versehen und mittels nicht dargestellter elastischer Rohrleitungen oder Schlauchleitungen~mit den Mündungsteilen 14, 15 eines Instrumentengehäuses 16 verbunden, die zu Hohlräumen 17 und 22 auf einander gegenüberliegenden Seiten einer biegsamen, jedoch nicht elastischen Membranl9 aus Gummi oder Kunststoff in einer Membrankammer führen. Das Gehäuse kann aus zwei Hauptteilen bestehen, nämlich einem Bodenteil 20, das den einen Teil der Membrankammer bildet, und einem oberen Teil 21, dessen Unterseite mit einer Aussparung 22 versehen ist, die den anderen Teil der Membrankammer bildet, während an der Oberseite dieses Teils und über dieser Aussparung ein zylindrischer Raum 23 mittig -angeordnet ist, der von einem ringförmigen Raum 24 umgeben wird. Eine verhältnismäßig starre Platte 25 ist auf dem mittleren Teil der Membran befestigt oder wird von diesem gebildet. The tube 11 has a not in the direction of travel of the boat, but on the side of the opening that absorbs the static pressure S, and that The measuring element is influenced as a function of the difference between the values (V + S) - S. The two tubes 10 and 11 have areas of enlarged cross-section 12 and 13 provided near the ends of the tubes and by means of elastic piping, not shown or hose lines ~ with the mouth parts 14, 15 of an instrument housing 16 connected to cavities 17 and 22 on opposite sides a flexible, but not elastic membrane 19 made of rubber or plastic in lead a membrane chamber. The housing can consist of two main parts, viz a bottom part 20, which forms one part of the diaphragm chamber, and an upper one Part 21, the underside of which is provided with a recess 22 that the other Forms part of the diaphragm chamber, while at the top of this part and above it Recess a cylindrical space 23 is arranged in the middle, by an annular Room 24 is surrounded. A relatively rigid plate 25 is on the middle Part of the membrane attached or formed by this.

In der Mitte dieser Platte, und sich nach oben über diese erstreckend, ist- eine Nabe oder ein Ansatz 26 befestigt, an dessen oberem Ende ein Federblatt 27 angebracht ist, das sich nach beiden Seiten dieses Ansatzes erstreckt. Die obere Fläche des Federblattes liegt gegen die obere Wandung der Aussparung 22 in der unteren Fläche des oberen Teils des Gehäuses an.In the middle of this plate, and extending upwards over it, is a hub or a lug 26 attached, at the upper end of a spring leaf 27 is attached, which extends to both sides of this approach. The upper The surface of the spring leaf lies against the upper wall of the recess 22 in the lower one Surface of the upper part of the housing.

Diese Wandung ist mit einer Rippe 28 versehen, die einen linienförmigen Kontakt mit der Mittellinie des Federblattes 27 ergibt und deren Kontur entlang ihrer Längenerstreckung nach Maßgabe der benötigten Anzeige gewählt ist. Die Druckdifferenz, die sich auf den beiden Seiten der Membran 19 ausbildet, ist eine Funktion des Quadrates der Geschwindigkeit des Bootes, und die Kontur der Rippe 28 entlang der Längenerstreckung dieser Rippe ist so ausgebildet, daß die Änderung der Steifigkeit der Feder mit ihrer Auslenkung eine Bewegung der Nabe oder des Ansatzes gemäß einer linearen Gesetzmäßigkeit bewirkt. This wall is provided with a rib 28 which is linear Contact with the center line of the spring leaf 27 results and along its contour their length is selected in accordance with the required display. The pressure difference, which forms on the two sides of the membrane 19 is a function of the square the speed of the boat, and the contour of the rib 28 along its length this rib is designed so that the change in stiffness of the spring with their deflection a movement of the hub or the approach according to a linear law causes.

An dem Ansatz ist eine sich nach oben erstreckende Spindel 29 befestigt, die durch ein Lager in den mittleren Raum 23 hineinragt. Eine horizontal angeordnete Welle 30 ist drehbar in festen Lagern 43 in diesem Mittelraum auf einer Seite der genannten Spindel angebracht und besitzt einen an ihr befestigten, seitlich abstehenden Hebelarm 31, der die Spitze der Spindel berührt, und einen nach oben sich erstreckenden Hebelarm 32, der mit einem Ende eines anderen Hebelarms 33 in Berührung steht, der seinerseits so auf einer Spindel befestigt ist, daß er um eine senkrechte Achse 44 schwenken kann. Das andere Ende dieses Hebelarms ist mit einem Zahnsegment 34 versehen, das auf einer Anzeigewelle 36 in ein Ritzel 35 eingreift.An upwardly extending spindle 29 is attached to the approach, which protrudes through a bearing into the central space 23. One arranged horizontally Shaft 30 is rotatable in fixed bearings 43 in this central space on one side of the called spindle attached and has a laterally protruding attached to it Lever arm 31 which contacts the tip of the spindle and an upwardly extending one Lever arm 32 which is in contact with one end of another lever arm 33 which in turn is mounted on a spindle that it is about a vertical axis 44 can pivot. The other end of this lever arm is provided with a toothed segment 34 provided, which engages a pinion 35 on a display shaft 36.

An der Anzeigewelle ist ein Anzeigeglied 37 (Zeiger) befestigt, das über einer geeigneten, durch ein Fenster 39 auf der Oberseite des Gehäuses sichtbaren Skala 38 spielt. Die Anzeigewelle kann in einer Richtung gegen die Kraft einer Spiralfeder 40 gedreht werden. On the display shaft, a display member 37 (pointer) is attached, the above a suitable, visible through a window 39 on the top of the housing Scale 38 plays. The indicator shaft can move in one direction against the force of a coil spring 40 can be rotated.

Das Federblatt 27 kann verstellbar auf dem Ansatz befestigt sein, so daß es in Richtung der Spindelachse 29 bewegbar ist und so zu der Nullpunkteinstellung des Zeigers beiträgt. Statt dessen kann die Länge der Spindel verstellbar gemacht werden und diese wird so zu einem einstellbaren Stößel. The spring leaf 27 can be adjustably attached to the neck, so that it is movable in the direction of the spindle axis 29 and so to the zero point adjustment of the pointer contributes. Instead, the length of the spindle can be made adjustable and this becomes an adjustable plunger.

Der Raum 17 unterhalb der Membran 19 steht mit einer Verbindung zu dem vorgenannten ringförmigen Raum 24 im oberen Teil des Gehäuses in Verbindung, und zwar durch die in den beiden Gehäuseteilen vorgesehenen aufeinander passenden Durchlaßkanäle 41, 41 a. Der Raum oberhalb der Membran steht mit dem mittleren Raum 23 durch eine oder mehrere in dem genannten anderen Teil des Gehäuses befindlichen Öffnungen oder Durchlaßkanäle 42 in Verbindung. Die Volumina der sich auf beiden Seiten der Membran ergebenden Hohlräume sind so gewählt, daß sie praktisch oder genau gleich sind und sie im wesentlichen den gleichen Umgebungstemperaturbedingungen unterworfen sind, so daß sichergestellt wird, daß der Druckunterschied beiderseits der Membran praktisch nicht durch Temperaturunterschiede beeinflußt wird. The space 17 below the membrane 19 has a connection to it the aforementioned annular space 24 in the upper part of the housing in connection, namely by the matching provided in the two housing parts Passage channels 41, 41 a. The space above the membrane corresponds to the middle space 23 by one or more located in said other part of the housing Openings or passage channels 42 in connection. The volumes of the two Sides of the membrane resulting cavities are chosen to be practical or are exactly the same and they have essentially the same ambient temperature conditions are subjected, so that it is ensured that the pressure difference on both sides the membrane is practically not influenced by temperature differences.

Fig. 3 zeigt an Stelle des horizontal angeordneten Arms 33, der in Fig. 2 in festen Lagerungen schwenkbar gehalten ist, einen solchen, der in Lagern gelagert ist, die in zwei befestigten Armen 43 a einer horizontalen Welle 45 angebracht sind. Diese Welle wird in Lagern von Armen 46 gehalten, die an dem Gehäuseteil 21 innerhalb des zylindrischen Abteils 23 befestigt sind. Der eine der beiden Arme 43 a steht im Eingriff mit einem Kurbelzapfen 47, der an einer Scheibe 48 befestigt ist, die ihrerseits an einer in dem Gehäuseteil 21 befindlichen Lagerung mit einem Bedienungsknopf 50 versehenen drehbaren Einstellwelle 49 befestigt ist. Bei dieser Anordnung werden durch Drehen des Knopfes 50 die Arme 44 nach oben oder unten geschwenkt, und die Hebelarme 32 und 33 gleiten dabei aneinander. Fig. 3 shows instead of the horizontally arranged arm 33, which in Fig. 2 is pivotally held in fixed bearings, such as in bearings is mounted, which is mounted in two fixed arms 43 a of a horizontal shaft 45 are. This shaft is held in bearings by arms 46 which are attached to the housing part 21 are fixed within the cylindrical compartment 23. One of the two arms 43 a is in engagement with a crank pin 47 which is attached to a disk 48 is, which in turn on a bearing located in the housing part 21 with a Control knob 50 provided rotatable adjustment shaft 49 is attached. At this Arrangement, the arms 44 are pivoted up or down by turning the knob 50, and the lever arms 32 and 33 slide against each other.

Diese Bewegung nach oben oder unten bewirkt, daß sich der Hebelarm relativ zum Ende der Spindel 29 bewegt. Die Spiralfeder 40 bewirkt dabei eine Aufrechterhaltung des Eingriffs, und der Zeiger 37 kann so über die Skala bewegt und auf eine Nullstellung oder eine andere vorgegebene Stellung gebracht werden, wenn irgendein gewünschter Zustand erreicht wurde, so daß das Anzeigegerät von diesem Zeitpunkt ab nicht die wahre Geschwindigkeit, sondern eine Abweichung von einer bestimmten Geschwindigkeit anzeigt. This up or down movement causes the lever arm to move moved relative to the end of the spindle 29. The spiral spring 40 causes a maintenance of the engagement, and the pointer 37 can thus be moved over the scale and to a zero position or some other predetermined position, if any desired State has been reached, so that the display device from this point in time away not the true speed, but a deviation from a certain speed indicates.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for the transmission of measured values, in which a movable element responsive to a measured variable, e.g. B. a membrane or a Piston, under the bias of a spring, which is deflected by this element and controls its movement, characterized in that the spring (27) in two points dependent on their deflection on a stop (28) are specified Curve shape is present, so that from the position of the two points on the stop curve a restoring force of the spring that changes continuously according to a given function follows.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the spring (27) designed as a leaf spring firmly connected to the movable element (19) which extends transversely to the direction of movement of the element, and that the stop is stationary and designed as a rib (28), which when the spring is deflected on this attacks along a center line.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the Transmission means between the movable element (19) and a display device consist of a spindle (29) on which the movable element (19) and the spring (27) are put on.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the distance the spring (27) is adjustable from the movable element (19) on the spindle.

5. Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the transfer means from one in storage (43 a) to a transverse to the Spindle (29) extending axis pivotably mounted shaft (30) and one fixed to the shaft connected lever arm (31) which is in engagement with the end of the spindle (29), and another lever arm (32) fixedly connected to the shaft (30), the extends approximately in the direction of the longitudinal extension of the spindle, on a toothed segment (33, 34) engages, which is pivotable about an axis coaxial to the spindle and about a pinion (35) drives the pointer (37), which is spring-loaded (40), that it around the lever arm (32) is held in contact with the toothed segment (33).

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the storage (43) of the shaft (30) in the direction of the spindle axis for the purpose of setting the zero point of the Pointer is adjustable.

7. Arrangement according to one of claims 1 and 2 to 6, characterized in that that the movable element as a membrane made of a soft, resilient, not elastic material.

8. Application of an arrangement according to one of claims 1 and 2 to 7 for measuring the pressure difference, characterized in that the two opposite Sides of the movable element (19) for temperature compensation with separate spaces (23, 24) are connected with essentially the same content, each with one of the two pressure sources are connected.

Considered publications: Wüns che-Rühle: Meßgeräte im Industriebetrieb, Springer-Verlag (1936), p. 14; Feinwerktechnik, Vol. 55, H. 10 (1951), p. 240; Control engineering, vol. 2, no. 4 (1954), p. 75; G. Wishes: regulator for pressure and quantity (1930), p. 181.