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Die Erfindung betrifft Meßgeräte mit Einrichtungen zur Umwandlung
einer geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung, und zwar Meßgeräte mit einem geradlinig
bewegten Steuermagneten und drehbar angeordneten Folgemagneten, deren Drehachse
parallel zu der Bewegungsrichtung des Steuermagneten angeordnet ist.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art, die einen Durchflußmesser
zum Gegenstande hat, ist in einem konischen Meßrohr ein Schwebekörper mit einem
Stabmagneten als Steuermagneten angeordnet, der mit seinen beiden Polen auf die
beiden Pole eines als Folgemagnet dienenden Hufeisenmagneten einwirkt, der um eine
parallel zum Meßrohr verlaufende Achse drehbar angeordnet ist, wobei die fächerförmig
verbreiterten, schräg gestellten Polflächen in einem gewissen Schwenkbereich des
Folgemagneten den Be wegungen des Steuermagneten folgen können. Hierbei ist die
Stellung des U-förmigen Folgemagneten auf seiner Welle änderbar, um den Anzeigebereich
einstellen zu können, während die Schrägstellung der Polflächen den Anfangs- und
den Endwert des Meßbereichs bestimmt. Eine solche Vorrichtung liefert also nur eine
Anzeige in einem eng begrenzten, durch die Stellung des Magneten auf seiner Welle
bestimmten Meßbereich, während bei Über- bzw. Unterschreiten des Bereichs, wenn
nicht die Kopplung ganz abreißt, eine unrichtige Anzeige erfolgt. Bei einem weiteren
bekannten Gerät, das als Flüssig keitsstandanzeiger dient, wirkt der in einem Rohr
auf und ab verschiebbare Steuermagnet mit seinem einen Pol auf Anzeigeklappen ein,
die in einer Reihe hintereinanderliegend, um parallel zur Bewegungsrichtung des
Magneten verlaufende Schwenkachsen einzeln aus ihrer Ruhelage gegen die Kraft einer
Rückstellfeder verschwenkbar sind. Die aus ihrer Ruhelage verschwenkte Klappe gibt
dabei den dem Flüssigkeitsstand entsprechenden Anzeigewert.
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Es ist ferner bekannt, eine Flüssigkeitsstandanzeige dadurch zu erzielen,
daß der durch einen Schwimmer in einem Meßrohr bewegte Steuermagnet auf eine Vielzahl
von Anzeigemagneten als Folgemagnete einwirkt, die in einem Anzeigerohr in einer
Reihe dicht aneinander anschließend, um horizontale Achsen verschwenkbar angeordnet
sind, wobei die Folgemagnete durch den sich an ihnen vorbeibewegenden Steuermagneten
um 1800 verschwenktwerden und die Verschwenkung in der Anzeigestellung 900 beträgt.
Alle diese bekannten Geräte lassen eine Umwandlung einer geradlinigen Steuerbewegung
in eine Drehbewegung als Anzeigebewegung, deren Drehachse parallel zur Bewegungsrichtung
des Steuermagneten verläuft, nicht oder nur in begrenztem Umfange zu. Drehbewegungen
von 1800 und bis zu 3600 und darüber hinaus, wie sie in vielen Fällen gewünscht
werden, sind auf diese Weise nicht zu erzielen.
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Bei einem anderen bekannten Gerät, das als Strömungsmesser ausgebildet
ist, wirkt der geradlinig bewegte Steuermagnet auf einen wendelförmig gebogenen
Draht ein, der auf einer parallel zur Bewegungsrichtung des Steuermagneten verlaufenden
Welle befestigt und zusammen mit dieser drehbar ist. Mit einem solchen Gerät kann
man, wenn eine ausreichende magnetische Kopplung erzielbar sein sollte, eine geradlinige
Bewegung in eine Drehbewegung von 1800 und darüber umwandeln. Ein wesentlicher Mangel
eines solchen Gerätes besteht jedoch darin, daß
die magnetische Kopplung bei diesen
Geräten nicht ausreicht und sie infolgedessen nicht abrißfest sind.
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Das hat zur Folge, daß bei einer Unterbrechung der Kopplung zwischen
Steuermagnet und Drahtwendel die Anzeige in irgendeiner Anzeigestellung stehenbleibt
und eine Mitnahme der Drahtwendel erst dann wieder erfolgt, wenn sich der Steuermagnet
ihr wieder ausreichend genähert hat.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Gerätes, das die Mängel
und Schwierigkeiten der bekannten Geräte vermeidet. Die Erfindung sieht zu diesem
Zweck bei einem Meßgerät der eingangs genannten Art mit Einrichtungen zur Umwandlung
einer geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung und einem geradlinig bewegten Steuermagneten
und drehbar angeordneten Folgemagneten, deren Drehachse parallel zu der Bewegungsrichtung
des Steuermagneten angeordnet ist, vor, daß auf einer gemeinsamen Welle in Bewegungsrichtung
des Steuermagneten in Abständen hintereinander Folgemagnete angeordnet sind, die
mit ihren magnetischen Achsen winklig zueinander versetzt sind. Hierbei können dann
zweckmäßigerweise die magnetischen Achsen derjenigen der über die Länge der gemeinsamen
Welle in Abständen verteilten Folgemagnete, die den Enden des Steuermagneten gegenüberliegen,
um 1800 oder etwa 1800 zueinander versetzt sein. Auf diese Weise wird ein äußerst
abrißfestes Gerät erzielt, das eine überaus feste Kopplung zwischen dem Steuermagneten
und den Folgemagneten besitzt, wodurch eine hohe Betriebssicherheit erzielt wird.
Ein besonders wesentlicher Punkt ist aber, daß nie der Zustand eintreten kann, daß
die Anzeige in einer Stellung stehenbleibt, in der sie durch den Steuermagneten
nicht beeinflußt wird, da sich auch bei schnellen und weiten Bewegungen des Steuermagneten
immer die richtige Anzeigestellung einspielen muß.
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Das Anzeigeorgan kann unmittelbar auf der gemeinsamen Welle der Folgemagnete
angeordnet sein.
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Man kann aber auch von der gemeinsamen Welle der Folgemagnete aus
einen in seiner Art bekannten Meßumformer, beispielsweise einen pneumatischen Meßumformer,
steuern. Schließlich kann auf der gemeinsamen Welle der Folgemagnete ein Schwin.aungsdämpfer,
beispielsweise eine Dämpfungsscheibe, mit dem zugehörigen Dämpfungsmagneten angeordnet
sein.
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Die Erfindung läßt die mannigfachsten Ausführungsmöglichkeiten zu.
Eine Ausführungsform eines Geräts gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung als Beispiel
dargestellt, wobei ein Niveauanzeiger für geschlossene Flüssigkeitsbehälter zu Grunde
gelegt wurde. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 das erfindungsgemäße Gerät schematisch
im Schnitt, F i g. 2 eine Einzelheit, nämlich die Magnetwendel mit den zugehörigen
Teilen.
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Bei dem in F i g. 1 dargestellten Niveauanzeiger wird der Meßwert,
nämlich der Flüssigkeitspegel in dem geschlossenen Behälter 11, durch einen Schwimmerkt
ermittelt. Der Stand des Schwimmers wird über eine Stange 13 auf einen Stabmagneten
14 übertragen, der in einem auf dem Behälter 11 angeordneten Rohr 15 auf und ab
bewegt werden kann. Die Bewegungsstrecke des Magneten entspricht der zu erwartenden
Niveauänderung.
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Unmittelbar neben dem Rohr 15 mit dem Stabmagneten 14 ist in einem
Gehäuse 16 eine Welle 17
drehbar angeordnet. Auf dieser Welle sind
eine Reihe von Ringmagneten 18 befestigt, die in Abständen über die Länge der Welle
17 verteilt sind. Die magnetischen Achsen dieser Ringmagnete liegen in rechtwinklig
zu der Achse der Welle 17 verlaufenden Ebenen und sind von einem Ringmagneten zum
anderen um einen bestimmten Winkel zueinander versetzt.
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F i g. 2 soll dies näher erläutern. In F i g. 2 b ist die Magnetwendel
17, 18, und zwar ein Teilstück mit fünf Ringmagneten 181, 182, 183, 184, 185, im
Aufriß dargestellt, wobei der Deutlichkeit halber angenommen wurde, daß die einzelnen
Magnete um etwa 450 zueinander versetzt sind, was für das Ausführungsbeispiel nach
F i g. 1 nicht zutrifft. Die magnetische Achse des Ringmagneten 181 ist in F i g.
2 c, die gewissermaßen einen Grundriß der Magnetwendel 17, 18 darstellt, mit 181
bezeichnet. Entsprechend sind die magnetischen Achsen der anderen Ringmagnete 182,
183, 184, 185 bezeichnet, wobei die Richtung der magnetischen Achsen der Ringmagnete
181 und 185 zusammenfallen. Diese beiden Ringmagnete sind jedoch um 1800 zueinander
versetzt, so daß gleichnamige Magnetpole nach entgegengesetzten Richtungen gewandt
sind. Die Lage der N-Pole ist in der Zeichnung durch den Buchstaben N angedeutet.
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Bewegt sich nun an einer solchen Magnetwendel 17, 18 parallel zu
deren Drehachse der eine, beispielsweise der N-Pol eines Stabmagneten, der auf der
Höhe des Ringmagneten 181 liegen mag, von unten nach oben vorbei, wird anstelle
des S-Poles des Ringmagnetenl81 zunächst der S-Pol des Ringmagneten 182 in zunehmendem
Maße angezogen, bis er unmittelbar dem N-Pol des Stabmagneten gegenübersteht. Hierbei
ist dann die gesamte Magnetwendel 17, 18 um einen Winkel von 450 bei dem Ausführungsbeispiel
nach F i g. 2 gedreht worden. Bei weiterer Verschiebung des Stabmagneten tritt zunächst
seinem N-Pol der S-Pol des Ringmagnetenl83, dann der S-Pol des Ringmagneten 184
gegenüber, bis bei einer Gegenüberstellung des Stabmagneten mit dem Ringmagneten
185 eine Drehung der Magnetwendel um 1800 erzielt ist. Ist die Länge des steuernden
Stabmagneten etwa gleich dem Abstand zwischen den Ringmagneten 181 und 185 bemessen,
befinden sich gleichzeitig der S-Pol des Stabmagneten und der N-Pol des Ringmagneten
181 in Gegenüberstellung, wodurch die Kopplung zwischen Stabmagnet und Magnetwendel
verstärkt wird. Bei weiterer Verschiebung des Stabmagneten nach oben beeinflußt
dessen S-Pol die N-Pole der Ringmagnete 181 bis 185, so daß eine Drehung der Magnetwendel
um einen Winkel von 3600 erzielt werden kann. Hierbei kann natürlich gleichzeitig
der N-Pol des Stabmagneten auf oberhalb des Ringmagneten 185 angeordnete weitere
Ringmagnete, deren magnetische Achsen entsprechend versetzt sind, einwirken. Bei
weiterer Verlängerung der Magnetwendel in der angegebenen Richtung sind natürlich
auch Drehwinkel von über 3600 zu erzielen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Versetzungswinkel zwischen
benachbarten Ringmagneten kleiner als 450, so daß bei gleichem Hub des Steuermagneten
der Drehwinkel der Magnetwendel geringer ist als bei F i g. 2. Man hat es auf diese
Weise
in der Hand, durch Wahl der Versetzungswinkel zwischen den magnetischen Achsen
der einzelnen Ringmagnete und/oder Wahl des Abstandes der Ringmagnete voneinander
zu jedem Hub des Steuermagneten einen bestimmten gewünschten Drehwinkel der Welle
17 zu erzielen. Man kann auch durch die gleichen Maßnahmen einen gewünschten Verlauf
der Anzeigeskala des Anzeigeinstrumentes, beispielsweise einen gedrängten Verlauf
in einem weniger interessanten Anzeigebereich und einen gedehnten Verlauf in einem
Bereich, in dem eine höhere Ablesegenauigkeit gewünscht wird, erzielen.
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Das Anzeigeorgan könnte unmittelbar auf der Welle 17 angeordnet sein.
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird jedoch durch die Welle
17 über die Linearisierungsscheibe 19, die am oberen Ende dieser Welle angeordnet
und in F i g. 2 a in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, ein pneumatischer Meßumformer
20 gesteuert, der den Meßwert auf einer Skala 21 anzeigt. Anstelle eines pneumatischen
Meßumformers kann natürlich auch ein anderer Meßumformer verwendet werden. Es kann
auch auf dem angegebenen Wege leicht eine Fernanzeige erzielt werden.
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Um Schwingungen der Magnetwendel 17, 18 zu verhindern, ist auf der
Welle 17 am unteren Ende eine Dämpfungsscheibe 22 vorgesehen, die mit einem Dämpfungsmagneten
23 zusammenarbeitet.