-
-
Anordnung zur elektrisien Summierung von Meßwerten Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur elektrischen Summierung von durch
mechanische ,Xleßgeräte ermittelten Meßwerten, deren Änderung elektromagnetisch
als Induktivitätsänderung zweier Geberspulen auf einen Induktionszähler übertragen
wird. Bei der Übertragung von Stellungsanzeigen mechanischer Meßgeräte ist die Anwendung
des elektromagnetischen Induktionsprinzips besonders beliebt, weil mit dessen Hilfe
eine stopfbüchsenlose Übertragung aus einem Druckraum heraus möglich ist. Dies hat
besonders bei mechanischen Mengenrnessern, z. B.
-
Meßvorrichtungen des Differentialdruckes einer Blende oder Schwimmermessern,
Bedeutung erlangt, wobei die Durchflußgeschwindigkeit durch ein Millivoltmeter,
die Durchflußmenge durch einen elektrischen Zähler angegeben wird.
-
Die für die verschiedensten Geberanordnungen l>isher angewandte
Schaltung des Induktionswechselstromzählers ist die normale Zählerschaltung, bei
der die Größe eines durch die Stromspule gehenden Wechselstroms integrierend gezählt
wird und bei der zur Bildung des Drehmoments als zweiter Faktor eine direkt an der
speisenden Spannung liegende Spannungsspule angeordnet ist. Diese Spannungsspule
liefert also, zur Bildung des Zählerdrehmoments stets nur einen konstanten Faktor,
und die Veränderung des Drehmoments entsprechend der Meßwerteänderung des mechanischen
Meßgeräts muß durch die Anderung der Stromstärke in der Stromspule, welche durch
die meßwertbedingte Induktionsänderung der Geberspulen hervorgerufen wird, allein
aufgebracht werden.
-
Die neue Anordnung, die neben einer leichten
Einstellbarkeit
der Proportionalität zwischen Meßwert und Drehmoment eine äußerst intensive Drehmomentbildung
gewahrleistèt, nutzt das bekannte Verhalten des Induktionszählerssau6j-nämlich daß
zwischen den beiden Strömen in den beiden Zähler: spulen stets eine Phasenverschiebung
bestehen muß, wenn ein Drehmoment entstehen soll.
-
Das Neue der Anordnung zur elektrischen S1Zmmierung von Meßwerten
besteht darin, daß zOve Ströme, die durch zwei in an sich bekannter Weise in Gegenwirkung
angeordnete Geberspulen, zwei denen jede an eine Zählerspule geschaltet ist, Rire=;
Ben, bei der Nullstellung des Gebers auf Phasengleichheit abgestimmt sind, und daß
die sich bei änderndem Ausschlag ergebenden Phasenab weichungen beider Ströme das
den Zähler treibende Drehmoment liefern. Zur Abstimmung der çStrömeauf Phasengleichheit
bei der Nullstellung des Gebers sind in den Stromkreisen ein oder mehrere Wechseistromwiderstände
angeordnet, oder die Abstimmung wird durch entsprechende Dimensionierung der im
Stromkreis vorhandenen Spulen erreicht. Die Anordnung kann so vorgenommen werden,
daß beispielsweise in den einen Stromkreis ein Ohmscher Widerstand undfoder in den
anderen Stromkreis ein -Kondensatör -eingeschaltet ist. Als Zähler kann ein handelsüblicher
Einphasenstromzähler mit Spannungs- und Stromeisen benutzt werden. Eine andere Ausführungsform
des Zählers besteht darin, daß er mit zwei am Scheibenumfang versetzt angeordneten
Stromeisen ausgerüstet ist.
-
An Hand der Zeichnung sei die Wirkungsweise der Anordnung für ein
Ausführungsbeispiel näher erläutert.
-
Abb. I stellt die Geberanordnung dar, und es bedeutet I die Schubstange
eines mechanischen Mengenmessers, beispielsweise eines Schwimmermessers, die gemäß
des Messerausschlags herauf-und hinunterbewegt wird, wobei dann der angekuppelte
Eisenkern 2 die-Auf- und Abwärtsbewegung mitmacht. Beide Teile befinden sich im
Innern des Messers und stehen unter dem Druck des Mediums. Die Abdichtung nach außen
wird durch ein dünnes unmagnetisches, einseitig geschlossenes Rohr 3 erreicht, wodurch
sich eine Stopfbüchse erübrigt. Auf diesem Rohr 3 sind die beiden Spulen 4 und 5
angeordnet, die die Beeinflussung des elektrischen Zählers bewirken. Hebt sich die
Schubstange I und der Eisenkern 2 infolge größeren Ausschlags des Mengenmessers,
so erhöht sich der induktive Widerstand der Spule 4, während sich der der Spule
5 erniedrigt und umgekehrt.
-
Die Einwirkung auf den Zähler ist dann im Schaltbild, Abb. 2, und
im Vektordiagramm, Abb. 3, dargestellt. Darin bedeuten 6 eine von der Seite gesehene
Umlaufscheibe eines Elektriiitätszählers nach dem Induktionsmotorprinzip und 7,
8 zwei am Umfang in der angedeuteten Weise versetzt angeordnete Stromeisen mit entsprechender
Wicklung. Die Schaltung sieht zwei von - der' Wechselspannung U gespeiste Stromkreise
J4 und J 5 vor, bei denen jeweils eine Stromeisenspule und eine Steuerspule in Reihe
liegen. Nach dem Wirkungsprinzip des Induktionsmotors kann an der Zählerscheibe
durch die beiden Ströme J4 und J5 nur dann ein Drehmoment entstehen, wenn zwischen
ihnen ein zeitlicher Phasenunterschied besteht; sind beide Ströme gleichphasig,
so bleibt der Zähler stechen. Beim Ausschlag C des Mengenmessers liegt das Eisen
2 vollkommen in der Spule 5, wähzwei die Spule 4 eisenfrei ist. Der Strom J5 wurde
wegen der großen Induktivität der Spule 5 einen größeren Phasenwinkel mit der Spannung
: bilden als der Strom J4 beide wären also nicht in Phase. Um Gleichphasigkeit zu
erreichen, wird in den Stromkreis J 5 noch ein induktionsloser Widerstand g eingeschaltet,
der den Phasenwinkel zwischen U und J 5 verkleiiiert. Sein Wert wird nun so gewählt,
daß in der betrachteten Anfangsstellung des Schwimmermessers die Winkel 4 und ç
5 gleich, d. h. J4 und J5 in Phase sind. An Stelle des Widerstandes g in dem einen
Stromkreis kann auch ein Kondensator in den andern Stromkreis in sinngemäßer Wirkungsweise
eingeschaltet werden. Dalnit wirkt auf die Zählerscheibe kein Drehmoment, obwohl
Durchflutungen und Magnetflüsse vorhanden sind. Wie Abb. 3 zeigt, ist dabei der
absolute Wert von J4 bedeutend größer, weil einmal der induktive Widerstand der
Spule 5 größer ist als der der Spule 4 und weil zweitens bei J 5 noch der Widerstand
g vorgeschaltet ist. Mit zunehmendem Ausschlag des Mengenmessers wird der-induktive
Widerstand der Spule 5 erniedrigt und der der Spule 4 erhöht. Dementsprechend führt
der Stromvektor J 5 eine Drehung zum Vektor U unter gleichzeitiger Streckung aus,
während der Stromvektor J4 sich von dem Vektor U wegdreht und gleichzeitig kleiner
wird. Am Ende des Ausschlags des Mengenmessers haben die Ströme die Endlagen J4'
und J5' erreicht und bilden zusammen den Winkel ç 4'-<p 5'. Die drehmomentbildende
Zählerbeeinflussung ist näherungsweise Md = k/J 4/ . /J 5-/ . (#4-#5).
-
Die intensive Einwirkung beruht also nur auf der gleichzeitigen Anderung
der beiden Phasenwinkel fp4 und 5 im drehmomentbildenden Sinne, während das Produkt
aus den Effektivwerten der Ströme annähernd konstant bleibt. Das Zählerdrehmoment
wächst also mit zunehmendem Mengenmesserausschlag ständig an und ist nach dem Ergebnis
durchgeführter Versuche dem Hub des Eisenkerns auf weiter Strecke proportional.
-
Zur weiteren Verbesserung dieser Proportionalität stehen die verschiedensten
vom Zählerbau bekannten Mittel zur Verfügung, wie Anordnungen von Dämpfungen, Bremsen
und Klebeeisen in der Anfangsstellung. Ebenso kante auf der mechanischen Seite des
Mengenmessers mit bekannten Mitteln auf dem Wege von der Durchflußgeschwindigkeit
zum Ausschlag bereits korrigiert werden. Schließlich aber gibt das Übertragungssystem
selbst noch derartige Korrektionsmöglichkeiten. BeispielsweIse kann eine derartige
Korrektion durch Aus-
einanderschieben oder ungleichmäßiges Wickeln
der Spulen 4 und 5 oder durch geeignete Profilierung des Eisenkern 2 erreicht werden.
Auch können die Spulen teilweise oder ganz einen äußeren Eisenschluß erhalten, der
dann auch flußvergrößernd wirkt und die Anordnung gegen äußere Beeinflussung unempfindlich
macht. Der Reibungseinfluß in der Nähe der Nullage kann dadurch vermindert werden,
daß die Sullage nicht auf das Drehmoment Null. sondern auf ein Restdrehmoinert al>geglichen
wird. das gerade noch unter dem Anlaufwert des Zähler liegt.
-
\wenn im Beispiel ein Spezialzähler mit zwei Stromeisen gezeichnet
ist, so schließt das nicht aus, daß auch ein normales, einphasiges Zählersystem
mit Strom- und Spannungseisen verwendet werden kann, wobei das Spannungseisen zweckmäßig
in den Stromkreis J4 geschaltet und eine Spannungsspule geringer Netzspannung gewählt
wird. Gegebenenfalls müssen Strom- und Spannungseisen neu angeglichene Wicklungen
erhalten.
-
PATENTANSPRCHE: 1. Anordnung zur elektrischen Summierung von durch
mechanische ?tleßgeräte ermittelten Aleßwerten, deren Anderung elektromagnetisch
als Induktionsänderung zweier Geberspulen auf einen Indnktionszähler übertragen
wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ströme, die durch zwei in an sich bekannter
Weise in Gegenwirkung angeordnete Geberspulen, von denen jede an eine Zählerspule
angeschlossen ist, fließen, bei derNullstellung des Gebers auf Phasengleichheit
abgestimmt sind, und daß die sich beim wachsenden Ausschlag des Gebers ergebende
Phasenabweichung der beiden Ströme das den Zähler treibende Drehmonient liefert.