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Pneumatische Rechenmeßeinrichtung Bei einer bekannten pneumatischen
Rechenmeßeinrichtung zur Bestimmung des Produktes oder des Verhältnisses von Druckwerten
wird eine Kraftwaage benutzt, die unter der Wirkung von drei Druckkörpern mit Hilfe
eines Steuersystems im Gleichgewicht gehalten wird. Zwei Druckkörper wirken dabei
unmittelbar auf die Kraftwaage ein, von denen der eine sich gegen eine Feder abstützt,
deren Federkonstante mittels des dritten Druckkörpers eingestellt werden kann. Eine
solche Einrichtung ist in F i g. 1
schematisch dargestellt. Auf die Kraftwaage
1, die an der Stelle 2 gelagert ist, wirken die Bälge 3 und 4, denen
der Druck pl bzw. p, zugeführt wird. Der Balg 3 ist mit einer Ringfeder
5 versehen und stützt sich gegen eine Blattfeder 6 ab, deren Federkonstante
mit Hilfe des Balges 7 verändert werden kann. Dem B alg 7 wird der
Druck pf zugeführt. Die Auslenkung der Kraftwaage wird über den pneumatischen
Ab-
griff 8 (Düse-Praliplatten-System) in einen Druckwert umgewandelt,
in einem vom Betriebsdruck p, gespeisten pneumatischen Verstärker 9 verstärkt
und der Ausgangsdruck als Druck p, dein Balg 4 zugeführt. In der angegebenen
Schaltung ist der Ausgangsdruck p2 annähernd proportional dem Produkt aus
p, und pf. Diese Beziehung gilt jedoch, wie die aufgenommenen Kennlinienfelder
zeigen, nur in einem eng begrenzten Druckbereich. Bei exakter Betrachtung muß für
das Gerät die Gleichung p2 = pl - f(pf) zugrunde gelegt werden.
Hierbei ist f eine von pf nicht linear abhängige, gekrümmt verlaufende Funktion.
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Es ist außerdem eine Rechenmeßeinrichtung zur Darstellung des Verhältnisses
von vier Druckwerten nach der Gleichung Pl: P2 = P3: P4 bekannt, die mit zwei zusammengeschalteten
Kraftwaagen gleicher Ausführung arbeitet, auf die sich je zwei, also insgesamt
vier Druckkörper abstützen. Die Drehpunkte beider Waagebalken können über ein Gestänge
mit Hilfe eines weiteren Druckkörpers verstellt -werden, der vom Steuerabgriff des
einen Waagebalkens betätigt wird. Ein oder zwei der Druckkörper, deren Druck das
Rechenergebnis darstellt, werden vom Steuerabgriff des anderen Waagebalkens ausgesteuert.
Die bekannte Rechenmeßeinrichtung hat den Nachteil, daß bei der Verstellung der
Drehpunkte der Waagebalken starke Reibungskräfte zu überwinden sind, die von den
Stützen hervorgerufen werden, welche die vier Kräfte auf die Waagebalken übertragen.
Infolge dieser Reibungskräfte sind Meßungenauigkeiten unvermeidlich. Außerdem ist
eine relativ aufwendige Mechanik für die Verschiebung der Drehpunkte erforderlich.
Bei der neuen Rechenmeßeinrichtung werden ebenfalls zwei zusammengeschaltete Kraftwaagen
gleicher Ausführung mit je zwei Druckkörpern verwendet, die unmittelbar auf
die Waagebalken wirken. Die Waagebalken werden durch zwei pneumatische Steuerabgriffe
im Gleichgewicht gehalten, von denen der eine das Kraftverhältnis der beiden Kraftwaagen
einstellt und der andere mit einem oder zwei der Druckkörper verbunden ist, deren
Druck das Rechenergebnis darstellt. Der Erfindung liegt jedoch die Aufgabe zugrunde,
Reibungskräfte bei der Verstellung des Kraftverhältnisses zu vermeiden. Daher wird
an Stelle einer Verschiebung der Drehpunkte der Waagebalken von der Maßnahme nach
der eingangs beschriebenen Einrichtung Gebrauch gemacht, die Federkonstanten zweier
Federn an den Kraftwaagen zu verstellen.
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Gemäß der Erfindung ist der beide Kraftwaagen steuernde Abgriff mit
zwei Druckkörpern verbunden, mittels derer in an sich bekannter Weise die Federkonstanten
zweier Federn einstellbar sind, gegen die sich jeweils einer der beiden unmittelbar
auf die Waagebalken wirkenden Druckkörper abstützt.
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Ein Ausführungsbeispiel für ein gemäß der Erfindung arbeitendes Gerät
ist in F i g. 2 der Zeichnung schematisch dargestellt. Auf die Kraftwaage
I, deren Drehpunkt mit D, bezeichnet ist, wirken die Bälge B, und B.. Dem
BalgB1 wird der Druckp, und dem Balg B, der Druck P2 zugeführt. Der Balg B, stützt
sich gegen eine Blattfeder G, ab, die vom Balg B, über einen Hebel H,. gespannt
wird. Dem Balg Bf wird der Druck pf zugeführt. Auf die Kraftwaage II, die um den
Punkt D2 drehbar ist, wirken die Bälge B und B , wobei der Balg B,
sich wieder gegen eine Biaifeder'Gjl abstützt, die über den Hebel H2 vom
Balg
Bf' gespannt wird. Die Bälge Bi und B, sind in bekannter Weise von einer Ringfeder
umgeben. Außerdem sind noch Justier- und Nullpunktsfedern fl, bis f4 angedeutet.
Das untere Ende beider Kraftwaagen ist als Prallplatte ausgebildet und steht einer
Düse 10 bzw. 11 gegenüber. Sobald die entsprechende Kraftwaage nicht
im Gleichgewicht ist, wird die zugehörige CY Düse ausgesteuert und über den nachge-C)
schalteten, vom Betriebsdruck P, gespeisten Verstärker 12 bzw. 13 ein der
Auslenkung entsprechender Ausgangsdruck erzeugt. Der Ausgang des an die Düse
10 angeschlossenen Verstärkers 12 speist nun die Bälge Bf bzw. Bf' der beiden
Kraftwaagen, während der Ausgangsdruck des der Düse 11 nachgeschalteten Verstärkers
13 den Balg B4 mit Druck versorgt. Werden den Bälgen Bl, BV B, entsprechende
Druckwerte pl, P21 p3 zugeführt, so stellt sich über den Verstärker
13 irn Balg B4 ein Druck P4 ein, für den die Beziehung gilt:
In dieser Beziehung ist der Druck pi nicht enthalten, der nach der früher
angegebenen Funktion einen nichtlinearen Verlauf zeigt. Bei gleicher Justierung
der beiden Kraftwaagen ist die oben angegebene Beziehung zwischen den Druckwerten
p, bis P4 in einem relativ großen Druckbereich linear.
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Die neue Recheneinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß handelsübliche
Einzelgeräte benutzt und in der erfindungsgemäßen Weise zusammenceschaltet werden
können. Die Anordnung läßt sich z. B. zum Dividieren, Multiplizieren, Quadrieren
und Radizieren verwenden, was nachstehend noch kurz erläutert werden soll. Die oben
angegebene Gleichung zwischen den Druckwerten pl bis P4 kann auch nach einer anderen
Druckgröße, z. B. p" aufgelöst werden. In diesem Fall wird der Ausgang
des Verstärkers 13 mit dem Balg B, verbunden.
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Sollen zwei Faktoren miteinander multipliziert werden, so ist der
eine Balg, z. B. B13 mit einem konstanten Druck zu speisen. Aus der obengenannten
Gleichung ergibt sich dann
Mit k ist hierbei der konstantzuhaltende Druck im Balg B, bezeichnet. Für
die Division zweier Größen, z. B. der Druckwerte p. und p, wird dem BalgB,
der konstante Druckwertp2=k zugeführt. 5o Im Ausgang des Verstärkers13, der den
Bal-B t2 4 speist, tritt dann der Quotient der Drücke p3 und p" auf,
d. h.
Soff eine Druckgröße, z. B. p., quadriert werden, so wird dieser Druck dem
Balg B, und dem Balg B2 zugeführt. Der Balg B, erhält wieder einen konstanten Druck
(pl=k), und wenn in der früher genannten Gleichungp,=p, gesetzt wird, ergibt sich
Um einen Wert, z. B. den Druck P2 zu radizieren, wird der Druck P4 im Ausgang des
Verstärkers 13
dem Balg B4 und dem Balg Bi zugeführt. Mt Pl#P4 und
p. = k ergibt sich der Ausdruck
d. h *, iin Ausgang des Verstärkers 13 tritt ein Druck auf,
der der Quadratwurzel aus dem Druck im Balg B, proportional ist, wenn dem Balg B,
ein konstanter Druckwert (p = k) zugeführt wird. Statt dessen kann
natürlich auch der Druck p. konstantgehalten und dem Balg B, der Druck zugeführt
werden, der zu radizieren ist. Bei allen Beispielen kann mit dem konstanten Druck
der Meßbereich der Recheneinrichtung in geeigneter Weise gewählt werden.