CH317723A - Geber für eine Drehzahlmessvorrichtung - Google Patents

Description

  



  Geber für eine Drehzahlmessvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ge  ber für eine Drehzahlmessvorrichtung, wobei    die zu messende Drehzahl auch Funktion einer andern Grösse sein kann, die wenigstens teilweise von dieser Drehzahl abhängt.



   Der Geber gemäss der Erfindung weist eine in einem Gehäuse drehbare Achse auf und zeichnet sich dadurch   aus, dass im Ge-      hausse    eine mit einem offenen   ferromagneti-    sehen Kern versehene Spule angeordnet   ist,.    und dass die Achse mit einem   ferromagneti-      sciien    Anker verbunden ist, der bei dem Drehen um die Achse den magnetischen Widerstand des durch den Kern und den Anker gebildeten magnetischen Kreises periodisch   iindert,    so dass beim Speisen der Spule mit einem   hoehfrequenten Wechselstrom    dessen   Amplitude    mit einer   der Winkelgeschwindig-    keit der Achse proportionalen Frequenz mo  duliert wird.   



   Der erfindungsgemässe Geber kann wie folgt gebraucht werden :
Die Spule des Gebers wird von einem ausserhalb des Gebers erzeugten hochfrequenten Wechselstrom, dessen Frequenz höher als das Zehnfache der zu messenden Frequenz ist und z. B. zwischen 30 und 1000 kHz liegen kann, gespeist. Aus dem modulierten Strom wird eine modulierte   Hochfrequenzspannung    abgeleitet, deren Modulationsfrequenz also proportional der Winkelgeschwindigkeit der Achse ist. Diese Spannung wird demoduliert und   ziuii    Speisen der Anzeigevorrichtung gebraucht.



   Die Erfindung beschränkt sich auf den Geber, das heisst auf die Vorrichtung, die den   Hoehfrequenzwechselstrom    modulie Der Empfänger und Erzeuger des   Hochfrequenz-    wechselstromes liegen ausserhalb des Rahmens der Erfindung. Auch sind für diesen Zweck geeignete Vorrichtungen an sich bekannt.



   Der Geber nach der Erfindung kann so ausgebildet werden,   da#    eine   Wechselspan-      nung    von z. B. 40 Veff hinter dem Demodulator erhalten wird, die für den   beabsichtig'ten    Zweck reichlich genügt.



   Besondere Vorteile ergeben sich bei Ausbildung des erfindungsgemässen Gebers für einen   Stromungsmesser zur kontinuierlichen    Bestimmung der pro Zeiteinheit durch eine   Leitung fliessenden und/oder    der in einem bestimmten Zeitabschnitt hindurchgeflossenen    Flüssigkeits-oder Gasmenge, md zwar vor    allem bei   Strömungsmessern,    die als   Brenn-    stoffverbrauchsmesser in Flugzeugen gebraucht werden. Hierzu wird bei einer   speziel-    len Ausführungsform der Erfindung die An  triebsachse des    Rotors mit einem Flügelrad ausgerüstet und das Ganze in ein von dem Fluidum durchflossenes Gehäuse koaxial eingebaut.



   Ein ebenfalls mit einem Flügelrad   arbeiten-    der Geber eines Strömungsmessers ist bekannt.



  Hierbei treibt jedoch das Flügelrad eine mit  Zähnen versehene Scheibe an, wobei die Zähne beim Drehen periodisch ein auf ein   photoelektrisehes    Element gerichtetes Lichtbündel unterbrechen.   I3ierdureh    werden durch das photoelektrische Element periodische Spannungsimpulse erzeugt, die einer geeigneten Empfangs-umd   Anzeigevorriehtung    zugeführt werden.

   Eine derartige Vorrichtung weist jedoch einige Nachteile auf, und   zwar :   
1. das photoelektrische Element und die das   Liehtbündel    aussendende Glühlampe sind ziemlich zerbrechlich und haben eine be  schränkte    Lebensdauer ;
2. die Masse der auf dem Rotor   befestig-    ten Scheibe muss ziemlich gross gemacht   wer-    den, wodurch die   Rotorlager    beträchtlich belastet werden ;
3. aus konstruktiven Gründen befindet sich die Scheibe in dem Flüssigkeitsstrom, was eine Vergrösserung der auf das Rotorsystem wirkenden   Flüssigkeitsreibungskräfte    verursacht.

   Dies hat wieder zur   Folge, da#    die Inbetriebsetzung des Rotors bei   niedri-    gerer Durchflussgeschwindigkeit einigermassen gehemmt wird, während ausserdem der Einfluss der temperaturabhängigen Viskosität des durehfliessenden Mediums   hierdurch ver-      stärkt    wird, was selbstverständlich die Ge  nauigkeit    der Anzeige beeinträchtigt, es sei denn, dass spezielle Massnahmen getroffen werden, um diesen Einfluss zu korrigieren ;
4.   der-elektronische Frequenzmesser    reagiert nur auf Eingangsspannungen, die grösser sind als ein bestimmter Schwellenwert, da Änderungen der Höhe und der   Kurven-    form der photoelektrischen Spannung keinen Einfluss auf die Anzeige ausüben dürfen.

   Nun ist die von einem photoelektrischen Element    (Sperrsehichtzelle)    gelieferte Spannung nur wenig höher als dieser Schwellwert, so dass ss besondere Hilfsmittel, wie z. B. ein Verstärker, verwendet werden sollten.



   Günstiger in dieser Hinsicht ist die gasgefüllte Photozelle, die aber eine so hohe Im  pedanz    hat und einen so   grossen Belastungs-    widerstand   erfordert, da# hierdurch    an die   Eigenscha. ften    des   Verbindnngskabels    zwisehen dem   Messelement und dem Frequenz-    messer besonders hohe Anforderungen gestellt werden.



   5. Die Lampe sowie das   photoelektriyehe    Element müssen durch im Gehäuse eingebaute Fenster von der durch dieses Gehäuse flie ssenden Flössigkeit getrennt werden, was sehr hohe Anforderungen an die Abdichtung stellt.



   Der   Strömungsmesser gemäss der Erfin-    dung ist frei von den vorerwähnten, dem   pliotoelelitrischen    System inhärenten Nachteilen.



   Wie erwähnt, ist es möglich, durch beson  dere Ausbildung des    Gebers gemäss der Er  findung    ohne Schwierigkeiten eine Wechsel  spanmmg    von ungefähr 40   Veff    hinter dem Demodulator zu erhalten, so   da#    gegenüber dem photoelektrischen System eine mindestens zehnfache Verbesserung erreicht wird, da. dieses letztere System im günstigsten Falle 3 bis 4   Veff    liefert.



   Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, wozu ein Strömungsmesser gewählt ist, näher erläutert, wobei :
Fig.   1    einen Längsschnitt durch den erfin  dungsgemässen    Strömungsmesser,
Fig.   2    einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig.   1    und
Fig. 3 eine Axialansieht des Rotors darstellt.



   Fig.   1    ist ein   Längsschnitt nach der    Linie I-I der Fig. 2. Das eigentliche Gehäuse ist aus den drei Teilen   1,    2 und 3 aufgebaut, die durch mittels Mittellinien angegebenen Bolzen 25, 26 miteinander verbunden sind. Der Teil 2 trägt weiter   inwendig    eine in den Teil   1    greifende Verlängerung 5, an der mittels stromlinienförmiger Rippen 7 der Teil 6 be  festigt    ist, der das vordere Kugellager 8 der Rotorachse trägt. Dieses Lager ist axial einstellbar mittels der im Teil   6    ein-und ausschraubbaren Stellschraube 9, die mit einer von einer Kappe 11 verschlossenen Gegenmutter 10 versehen ist.

   Der mittlere Teil des Cehäuseteils 2 trägt mittels   gleichfalls strom-    linienförmiger Stützen 18 eine Kappe 17, in der sieh das hintere Kugellager 13 der Rotor aehse 12, eine um einen ferromagnetischen Kern 22 gewickelte Spule 23 und ein Tempe  raturkorrektionswiderstand    24 befinden. Die elelitrischen Anschlüsse der Spule und des   Korrektionswiderstandes    werden von den durch die Stützen 18 gehenden und von diesen durch Isolation 19 elektrisch getrennten Leitern 20 gebildet, die in dem mittels einer Kappe 4 verschlossenen Raum an das zum Anzeigeapparat führende Kabel angeschlossen sind. Die Strömungsrichtung   der Flüssig-    keit durch das Gehäuse ist mit Pfeilen   27    angedeutet.

   Der Vorderteil 21 der Kappe 17 ist aus einem   nichtferromagnetischen    Isoliermaterial, in dem die Spule 23 und der ferromagnetische Kern 22, der L-oder   U-förmig    sein kann, angebraeht sind, hergestellt. Der auf der Achse 12 montierte Rotor   14    ist mit Laufschaufeln 15 und einem sternförmigen Anker 16 aus ferromagnetischem Material versehen. Beim Drehen des Rotors wird der magnetische Widerstand des vom Anker 16 und Kern 22 gebildeten magnetischen Kreises mit einer Frequenz, die der   Strömungs-    gesehwindigkeit   dereh    das Gehäuse propoi  tional    ist, variiert.

   Der Rotor besteht aus   nichtferromagnetischem    Material und ist zweckmässig,   uni    sein   Gewichtniedrig    zu halten und dadurch seine   Inbetriebsetzumg    zu erleichtern und die Lagerbelastung   herab-    zusetzen, mindestens teilweise aus Material mit niedrigem spezifischem Gewicht wie Leichtmetall oder Kunstharz ausgeführt. Der Anker 16 ist im Rotor   14      zweckmä#ig    eingebettet. Sein Abstand vom Kern 22 beträgt vorzugsweise 0, 05 mm bis 0, 2 mm.



   Es ist vorteilhaft, den   Stromungsmesser    mit einem   temperaturempfindlichen elektri-    sehen Widerstand zu versehen, der   zweck-    mässig so angebracht wird, dass er mögliehst gut die Temperatur des   durchfie#enden    Mediums annimmt. I :) ies gesta-ttet, an Stelle der Strömungsgeschwindigkeit die durchfliessende   Gewiehtsmenge    pro Zeiteinheit unmittelbar und mit grosser Genauigkeit festzustellen ; da diese durch die   Strömung und die Tempera-    tur der Flüssigkeit bestimmt ist.

   Die Tempe  raturkorrektionswicklung    24 besteht aus einem Metalldraht mit einem hohen Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes, so dass sein elektrischer Widerstand von der Temperatur der durchfliessenden Flüssigkeit ; stark abhängig ist. Dieser Temperaturkorreltionswiderstand ist gleichfalls auf geeignete Weise an die Anzeigevorrichtung angesehlossen. Es erwies sich als möglich, diesen   Knr-    rektionswiderstand über dieselben Leitungen, die das hochfrequente Signal führen, mit der Anzeigevorrichtung zu verbinden, wenn man diesen Widerstand durch einige einfache Filter gegen die Hochfrequenzspannung ab  riegelt. Man    kann hierbei also mit einem einzigen Kabel, das aus nur zwei Adern besteht, auskommen.

   Mit Hilfe des   Korrektionswider-    standes ist es möglich, die ±neige des pro Zeiteinheit durchflossenen Gewichtes innerhalb weiter Grenzen unabhängig von den durch Temperaturschwankungen verursachten Änderungen des spezifischen Gewichtes der durchfliessenden Flüssigkeit zu machen.



   Die beschriebene Vorrichtung kann durch eine zweckmässige Konstruktion sehr kräftig gebaut werden, so dass ihre Lebensdauer   prak-    tisch unbegrenzt ist und die erforderlichen Instandhaltungsarbeiten auf ein Minimum beschränkt sind.



   Es ist zweckmässig, die Abmessungen des Spulenkernes und des Ankers möglichst klein zu halten. Um dies zu erreichen, muss das zu ihrer Herstellung gebrauchte ferromagnetische Material eine hohe   magnetisehe Permea-      bilität haben. Zweekmässig kann hierfür    keramisches Material mit magnetischen Eigenschaften, z.   B.    ein Ferrit oder ein ähnliches Material, verwendet werden. Der Rotor hat t die Neigung, in Ruhe eine Stellung einzunehmen, bei welcher der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises ein Minimum ist.

   Um den Rotor aus dieser Stellung zu bringen, ist ein bestimmtes, obgleich gringes s Drehmoment   erforderlieh.    Es kann erwünscht sein, dieses Drehmoment möglichst stark zu reduzieren, was durch eine geeignete   Durch-    bildung des magnetisehen Kreises zu erreichen ist, und zwar so, dass der Abstand zwischen der   Achsenmittellinie und dem zwischen dem     Anker und dem Kern liegenden Spalt so klein wie möglich gemacht wird (z. B.   zwi-    schen 2 bis 10 mm).

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Geber für eine Drehzahlmessvorriehtung mit einer in einem Gehäuse (1, 2, 3) drehbar r gelagerten Achse (12), dadurch gekennzeich- net, dass im Gehäuse eine mit einem offenen ferromagnetisehen Kern (22) versehene Spule (23) angeordnet ist, und dass die Achse (12) mit einem ferromagnetisehen Anker (16) ver bunden ist, tder bei dem Drehen um die Achse den magnetischen Widerstand des durch den Kern und den Anker gebildeten magnetischen Kreises periodiseh ändert, so dass beim Speisen der Spule mit einem hochfrequenten Weehselstrom dessen Amplitude mit einer der Winkelgeschwindigkeit der Achse proportio- nalen Frequenz moduliert wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Geber nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (22) L-förmig ausgeführt ist.

   2. Geber nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (22) U-förmig ausgebildet ist.

   3. Geber nach Patentanspruell, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt zwischen dem Anker (16) und wenigstens einem Ende des Kernes (22) 0, 05 bis 0, 2 mm beträgt.

   4. Geber nach Patentansprueh, dadurch gekennzeiehnet, dass der Abstand zwischen der Aehsenmittellinie und dem Spalt des mag Kreises 2 bis 10 mm beträgt.

   5. Geber nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (16) sternförmig ausgeführt ist.

   6. Geber nach Patentansprueli, dadurch gekennzeichnet, da# der Anker (16) in einem aus nichtferromagnetischem Material bestehenden, mit der Achse verbundenen Rotor eingebettet ist.

   7. Geber nach Pa. tentansprueh, insbeson- dere für einen Brennstoffverbrauchsmesser in einem Flugzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (12) des Ankers (16) mit einem zu ihrem Antriebe dienenden Flügelrad ver bunden ist, das Ganze derart, da# der Geber axial in ein vom zu messenden Brennstoff durchströmtes Gehäuse eingebaut werden kann.

   S. Geber nach Unteranspluch 7, dadureh gekennzeichnet, dass der Anker im Flügelrad eingebettet ist.