Einrichtung zur elektrischen Messung der Bewegung von Ventilen, Schaltkontakten,
Druckindikatoren usw.
Bei der Messung von Ventilhüben und Kolbenbewegungen und auch bei der Bestimmung von Drücken in Zylindern von Explosionsmotoren und anderen Maschinen verwendet man vielfach recht komplizierte Messeinrichtungen mit piezoelektrischen Kristallen, oder man baut induktive oder kapazitive Geber ein. Diese Messorgane erfordern Platz. Sie sind oft recht empfindlich auf Temperaturänderungen, sie sind ausserdem sehr anspruchsvoll in der Wartung, kompliziert und teuer im Aufbau.
In der Löschkammer eines Konvektorschalters muss z. B. die Bewegung der Kontakte sowie der Kontaktdruck gemessen werden. Für den Einbau bekannter Messorgane, wie Piezokristalle, elektromagnetische oder elektrostatische Geber, oder mechanische Messmittel, ist oft kein Platz vorhanden.
Bei allen diesen Problemen, wie Bewegung von Ventilen, Schaltkontakten in Löschkammern, Druckindikatoren usw., sind als Kraftspeicher Spiral- oder Schraubenfedern wirksam. Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, diese Federn für die Messung der Bewegung auszunützen.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Messung der Bewegung von Ventilen, Schaltkontakten, Druckindikatoren usw., welche unter der Kraftwirkung einer Feder stehen.
Die Erfindung besteht darin, dass die Feder als Spule, deren Induktivität von deren Länge abhängt und die primär zu messende Grösse darstellt, in einer elektrischen Messschaltung eingeschaltet ist, und zwar derart, dass die Anzeige dieser Messschaltung in Abhängigkeit von der Länge dieser Feder erfolgt.
Die Spule selber, und zwar ihre Induktivität, wird dabei derart in die Messschaltung einbezogen, dass eine Längenänderung den Grundabgleich der Schaltung ändert, was in einem Anzeige, instrument angezeigt wird. Die Änderung kann auch in einer Steueroder Regelschaltung ausgewertet werden. Die Spule selber kann dabei verschiedene Formen aufweisen, wobei vor allem prakbische Einbaugesichtspunkte im Vordergrund stehen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt den Einbau einer Feder und die zugehörige Messschaltung.
Fig. 2 und 3 zeigen verschiedene Ausführungs- und Einbaumöglichkeiten der Feder.
In Fig. 1 bedeuten 1 und 2 zwei gegeneinander sich bewegende Maschinenteile, deren Abstands änderung oder deren Druckänderung gemessen werden soll. Der eine Teil, z. B. 1, kann dabei fest sein, der andere Teil 2 beweglich oder umgekehrt. Zwisehen den beiden Isolationsteilen 4 ist die Schraubenfeder 3 eingesetzt. Die Feder steht unter ständiger Druckvorspannung und drückt gegen die beiden Maschinenteile 1 und 2. Die Auflage der Feder auf den Isolierteilen erfolgt über zwischengelegte Kontaktringe 7. Über diese Ringe erfolgt der Anschluss eines Messgerätes 5, welches die Induktivität bzw. ihre Änderung unter der Zusammendrückbewegung der Teile 1 und 2 misst und am Anzeigegerät 6 zur Anzeige bringt.
Das Anzeigegerät kann in der Weise gebaut sein, dass die Spule 3 zunächst mit einem Kondensator verbunden ist und mit diesem ein Schwingkreis Nbil- det. Dieser Schwingkreis kann Teil eines Oszillators sein, dessen Frequenz von der Spulenlänge abhängig ist. Seine Frequenz wird mit der konstanten Frequenz eines zweiten Oszillators verglichen. Die sich ergebende Differenz-Frequenz kommt am Anzeigegerät 6 zur Anzeige. Das Gerät ist zweckmässig in Abhängigkeit von der Spulenlänge bzw. dem Hube der bei den gegeneinander sich bewegenden Maschinenteile 1 und 2 geeicht.
Die relativ kleine Induktivität in der Grössenordnung von ceH bedingt die Anwendung sehr hoher Frequenzen in der Grössenordnung von 107 Hz.
Die hohe Frequenz gestattet ein praktisch trägheitsloses Folgen des Stromes durch das Anzeigeinstrument, so dass ohne weiteres oszillographische Aufnahmen der Federbewegung möglich sind.
In der Fig. 2 ist eine Anordnung der Feder unter Weglassen von Isolationszwischenlagen dargestellt; die Federenden liegen direkt auf dem Metallteil 14 auf. Dabei ist vorausgesetzt, dass die beiden Auflagen der Feder unter sich eine kurze, gute elektrische Verbindung aufweisen. Beide Enden bilden so zusammen den einen Anschluss 14b der Spule, während der andere Anschluss 13 an der Spulenmitte angeschlossen ist. Die elektrische Verbindung zwischen den Spulenenden kann z. B. durch einen elastisch nachgebenden Bandleiter 1 4a verbessert bzw. hergestellt sein.
In der Fig. 3 ist eine Anordnung mit zwei zusammenwirkenden, konzentrisch angeordneten Teilfedern 3 und 30 dargestellt. Die beiden Enden auf der einen Seite, z. B. auf der Seite des beweglichen Maschinenteils, liegen direkt auf dem leitenden Maschinenteil 14 auf. Die beiden anderen Spulenenden liegen auf dem festen Isolierteil 4 auf unter Zwischenschalten von Anschlussringen 7. Über diese erfolgt die Zu- und Ableitung nach dem Messgerät 5.
Die Anordnung hat den Vorteil, dass die Anschlüsse nicht bewegt sind, also keinen Rüttelkräften unterworfen sind, was für die Betriebssicherheit und für die Lebensdauer vorteilhaft ist.
Device for electrical measurement of the movement of valves, switch contacts,
Pressure indicators, etc.
When measuring valve lifts and piston movements and also when determining pressures in cylinders of explosion engines and other machines, very complicated measuring devices with piezoelectric crystals are used, or inductive or capacitive sensors are installed. These measuring organs require space. They are often quite sensitive to changes in temperature, they are also very demanding to maintain, complicated and expensive to set up.
In the arcing chamber of a convector switch z. B. the movement of the contacts and the contact pressure can be measured. There is often no space for the installation of known measuring devices, such as piezo crystals, electromagnetic or electrostatic sensors, or mechanical measuring equipment.
With all these problems, such as movement of valves, switch contacts in arcing chambers, pressure indicators, etc., spiral or helical springs are effective as energy storage devices. The invention is based on the idea of using these springs for measuring the movement.
The invention relates to a device for electrically measuring the movement of valves, switch contacts, pressure indicators, etc., which are under the force of a spring.
The invention consists in that the spring, as a coil, the inductance of which depends on its length and represents the primary quantity to be measured, is switched on in an electrical measuring circuit in such a way that this measuring circuit is displayed as a function of the length of this spring.
The coil itself, namely its inductance, is included in the measuring circuit in such a way that a change in length changes the basic balance of the circuit, which is indicated in a display, instrument. The change can also be evaluated in a control circuit. The coil itself can have different shapes, with practical installation aspects in the foreground.
The invention is explained in more detail using exemplary embodiments.
Fig. 1 shows the installation of a spring and the associated measuring circuit.
Fig. 2 and 3 show different design and installation options for the spring.
In Fig. 1, 1 and 2 mean two machine parts moving against one another, the change in distance or change in pressure to be measured. One part, e.g. B. 1, can be fixed, the other part 2 movable or vice versa. The helical spring 3 is inserted between the two insulation parts 4. The spring is under constant pressure bias and presses against the two machine parts 1 and 2. The spring is placed on the insulating parts via interposed contact rings 7. A measuring device 5 is connected via these rings, which determines the inductance or its change under the compressive movement of the Measure parts 1 and 2 and display them on display device 6.
The display device can be constructed in such a way that the coil 3 is first connected to a capacitor and with this a resonant circuit N forms. This resonant circuit can be part of an oscillator, the frequency of which depends on the coil length. Its frequency is compared with the constant frequency of a second oscillator. The resulting difference frequency is displayed on the display device 6. The device is expediently calibrated as a function of the coil length or the stroke of the machine parts 1 and 2 moving against one another.
The relatively small inductance in the order of magnitude of ceH necessitates the use of very high frequencies in the order of magnitude of 107 Hz.
The high frequency allows the current to follow the current through the display instrument with practically no inertia, so that oscillographic recordings of the spring movement are easily possible.
2 shows an arrangement of the spring with the omission of insulating intermediate layers; the spring ends rest directly on the metal part 14. It is assumed that the two supports of the spring have a short, good electrical connection between them. Both ends thus together form one connection 14b of the coil, while the other connection 13 is connected to the center of the coil. The electrical connection between the coil ends can, for. B. be improved or produced by an elastically yielding strip conductor 1 4a.
In Fig. 3, an arrangement with two cooperating, concentrically arranged partial springs 3 and 30 is shown. The two ends on one side, e.g. B. on the side of the movable machine part, lie directly on the conductive machine part 14. The two other coil ends lie on the fixed insulating part 4 with connecting rings 7 interposed. These are used to feed and discharge to the measuring device 5.
The arrangement has the advantage that the connections are not moved, that is, they are not subjected to any vibrating forces, which is advantageous for operational safety and for the service life.