DE2247202A1

DE2247202A1 - Bewegungsverstaerker fuer ein messinstrument

Info

Publication number: DE2247202A1
Application number: DE19722247202
Authority: DE
Inventors: Richard Frans Harry Wetterhorn
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1971-10-04
Filing date: 1972-09-22
Publication date: 1973-04-12
Also published as: ZA726333B; GB1411097A; IT966168B; CH572609A5; FR2155566A5; BR7206861D0; CA973729A; JPS4925944A; AU467688B2; BE789231A; AU4699472A; NL176019C; NL7213347A; NL176019B; GB1411096A; JPS5441212B2; DE2247202C2

Description

DBESSBH INDUSTRIES, IKQ.» Dallas/Texas - USA Bewegungsverstärker für ein Meßinstrument

Die Erfindung bezieht sich auf das Messen und Prüfen' von Verstärkerbewegungen für Meßinstrumente.

Verstärkungsbewegungen zur Verwendung bei Druckmeßgeräten, Temperaturmeßgeräten usw. sind allgemein bekannt und werden seit mehreren Jahren kommerziell verwendet. Solche Meßgeräte besitzen gewöhnlich ein auf einen Zustand ansprechendes Element, z«B. eine Bourdon-Höhre, eine Bi-Metall-Spule oder dergl., die eine bogenförmige Bewegung bei Zustandsänderungen ergeben, auf die das Element anspricht. Bei einer allgemeinen Ausführung ist der Verstärker oder die "Bewegung" in einer H©b©lanordnung und einem Getriebe enthalten₉ die auf die Bogenbe~ wegung des Elementes ansprechen und dio ein© Zeiger tragende Ausgangswelle antreiben₉ wobei der Zeiger sich relativ zu einer feststehenden Skalenseheibe- "bewegt« Die Skaleneinteilung gegenüber der Zeigerstellung s©igt den Zustand, wie den Druck oder die {Temperatur ₅ an, Mit dem baw« der das Instrument betriebs. ^i

Die bisherigen Verstärker oder Antrieb© enthalten ver schiedene Elemente, die en der bogenförmigen Bewegung

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bahn des Elementes befestigt oder verankert sind. Für die Zeigerwelle und eine oder mehrere Zwischenteile ist es üblich, daß sie »m eine solche Achse betrieben werden· Die jetzige Ausbildung dieser Meßgerätekonstruktionen kann hohe Werte von Ablesegenauigkeit ergeben und wurde deshalb allgemein als ausreichend angesehen. Trotz ihrer allgemeinen Anwendbarkeit sind sie auf einer hohen konkurrenzfähigen Grundlage am Harkt, so daß ihre Herstellungskosten weitgehend den Letztverbraucherpreis und somit den Gewinn bestimmen.

Zu den Kosten kommen mehrere bedeutende Paktoren, von denen mindestens die meisten für sich der stationären Bewegung zugeordnet sind, die feste Stäbe, Platten oder dergl· erfordert, an die die verankerten Achsenteile befestigt werden können» Außerdem werden solche Teile wegen der verschiedenen Einstellungen, von denen jede die andere beeinflußt, charakteristisch als komplex und schwierig zu eichen angesehen. Es ist nicht unbekannt, daß viele Arbeitsstunden zur Durchführung der endgültigen Eichung notwendig sind, damit die erwarteten Betriebeeigenschaften des Instrumentes richtig sind. Bin noch weiterer hoher Kostenfaktor ist die Notwendigkeit für eine verhältnismäßig teuere Haarfeder oder dergl., um einen Durchhang zwischen den Teilen sehr gering wie möglich zu halten oder ganz zu überwinden, die sonst auftreten und die Arbeitsweise schädlich beeinflussen würden. Ferner ist es wegen der Konstruktion unpraktisch, wenn nicht unmöglich, eine wirksame Temperaturkompensation zum Erlangen der Genauigkeit des Instrumentes über weite Temperaturbereiche zu erhalten, denen das Instrument ausgesetzt ist. Dies letztere ist allgemein der Verwendung eines temperaturempfindlichen Gliedes als Teil der Bewegung in dem Gehäuse zuzuschreiben, das verdeckt ist oder in anderer Weise auf stets auftretende Umweltänderungen

nicht anspricht. Trotz Kenntnis dieser Nachteile wurden die stationären Bewegungen weiter als Industriestandard für eine fehlende Alternative verwendet.

Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Gerät zur verstärkenden Bewegung eines auf einen Zustand ansprechenden Elementes zum Antrieb einer Ausgangswelle, die einen Anzeigemechanismus wie einen Zeiger trägt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Verstärker, bei dem die wirksamen Teile mit der Zeigerwelle unmittelbar am freien Ende des empfindlichen Elementes angeordnet sind, um eine schwimmende Bewegung mit diesen herzustellen. Durch diese Konstruktion werden der bisher notwendige Aufwand und die zu erwartenden Kosten wesentlich, wenn nicht vollständig beseitigt. Gleichseitig wird die Eichung im Vergleich mit den bisherigen Techniken wesentlich vereinfacht, da jede Einstellung ohne Beeinflussung der anderen unabhängig ist. Darüber hinaus erfolgt die Anordnung der Teile in Gewichtsbeziehung zu jeder anderen möglichen Beseitigung der früheren notwendigen Haarfeder zum Verhindern des Durchhanges> Wenn Temperaturkompensation erwünscht ist, erhält die Konstruktion durch ein Kompensationselement eine höhere Empfindlichkeit, das mit thermischen Kontakt sowohl innerhalb als auch außerhalb des Gehäuses eingestellt werden kann, um die Zuverlässigkeit dieser Kompensation wesentlich zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung besitzt der Verstärker ein Traggestell, das unmittelbar an dem freien Ende eines bogenförmig betätigbaren, zustandsempfindlichen Elementes befestigt ist, mit dem es verwendet werden soll. Mit dem Gestell ist ein Getriebesektorenarm drehbar verbunden, während ein entfernt befestigtes Betätigungsglied an einer bestimmten, von seiner Drehachse entfernten Stelle befestigt ist, um eine Schwenkachse zu ergeben. Das freie

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BAD ORIGINAL

Ende dee Sektorenarms kämmt mit einem Antriebsrad an einer drehbaren Zeigerwelle, die ebenfalls an einer Stelle, die praktisch mit dem Achemittelpunkt der Skalenscheibe zusammenfällt, am Gestell gehalten wird. Beim Ansprechen auf Zustandänderungen ergibt die induzierte Bogenbewegung des zustandeempfindlichen Elements eine ähnliche Bewegung des Verstärkers, der es um den natürlichen Schwenkpunkt des Elements dreht. Diese Bewegung bewirkt ein Drehen des Sektorenarms um die Betätigungsachse gegenüber den übrigen feilen, um wiederum die Zeigerwelle um einen Wert zu drehen, der mit der -verschobenen Bewegung des Elemente in Beziehung steht·

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen neuartigen Verstärker zum übertragen der Bewegung eines auf einen Zustand ansprechenden Elementes an eine Ausgangsantriebewelle anzugeben. Wie bei bisherigen Geräten eoll das neue Gerät unmittelbar mit dem ansprechenden Element verbunden sein, um Ihm eine schwimmende Bewegung zu verleihen. Der Verstärker soll eine geringere Masse besitzen und geringere Kosten verursachen als ähnliche bisherige Geräte. Der Eichvorgang soll wesentlich weniger komplex sein, als er für bisherige Bewegungen notwendig war, und eine Temperaturkompensation aufweisen, die auf die Umweltbedingungen stärker anspricht als die bisherigen Geräte.

Zur Erläuterung der Erfindung wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen sind:

die Figuren 1 und 2 ausgebrochene Vorder- und Endansichten eines Druckmessers mit dem Bewegungeverstärker;

die Figuren 3 und 4 eine Vorder- und Endansicht des Bewegungsverstärkers ;

Figur 5 ist eins Bewegungsdiagramm für die Meßelemente der Figur 1;

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die Figuren 6 und 7 sind die ausgebrochen dargestellte Vorder- und Endansiht einer optionalen Veränderung zur Einstellung des Bereiches j

die Figuren 8, 9 und 1o sind Vorderansichten anderer optionaler Veränderungen zur Nulleinstellung;

Figur 11 ist eine graphische Darstellung einer "bevorzugten Technik zur genauen Nulleinstellung;

Figur 12 ist eine ausgebrochen dargestellte Ansicht eines kombinierten Aufbaues zur Spannungs- und Nulleinstellung;

Figur 13 ist ein Schnitt an der Linie 13-13 äer Figur 12;

die Figuren 14 und 15 sind eine ausgebrochen dargestellte Vorder- und Bndansicht einer dritten Abänderung der Temperaturkompensation und der Bereichseinstellung ·

Figur 16 ist die ausgebrochen dargestellte Vorderansicht .einer Abänderung der Bereichs- und Einstellungsmerkmale der Figuren 14 und 15_f die auch eine Nulleinstellung ermöglichen;

die Figuren 17 und 18 sind Schnittansichten an den Linien 17-17 bzw. 18-18 der Figur⁵14· und

Figur 19 ist eine Teilvorderansicht einer anderen Meßinstrumentart mit dem Bewegungsverstärker nach der Erfindung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Beispiel des Verstärkers in Verbindung mit einem Druckmeßiastrument 11. Das In™ strument enthält einen Schaft oder Sockel 12₉ in dem der zu messende Strömungsdruck an eines liaiaß 13 aufgenommen wird, und ein Gewinde 14 z;um Verbinden des Instruments mit einer Anlage, bei der es verwendet werden soll. Der am Einlaß 13 aufgenommene Druck steht mit einer Bourdon-

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fiöhre/in Verbindung, die einer bogenförmigen Verschiebebewegung unterworfen ist« die in bekannter Weise auf Druckschwankungen am Einlaß 13 anspricht.

Die Bewegung der Bourdon-Röhre 18 wird zum Verstärker 1o geleitet, um, wie noch beschrieben werden wird, eine verstärkte und in Beziehung stehende Bewegung zum Betätigen eines Zeigers 19 entsprechend- den Druckwerten 2o an der Skalensoheibe 21 zu liefern. Hit Ausnahme des Schafts 12 enthält jedes der genannten Teile den Betätigungsmechanismus, der im wesentlichen in dem Gehäuse 24 eingeschlossen ist. Bas Gehäuse besteht «us einem napfförmig#n, schalenartigen Rückenteil, das über Schrauben 26 mit dem Schaft 12 und einer Schrägkante 27 befestigt ist, die teleskopartig an den Rückenteil 25 angepaßt ist und eine Kristallscheibe 28 zum Betrachten der Zeigerstellung an den Skalenwerten befestigt ist.

Die Figuren 3» 4- und 5 zeigen den Verstärker 1o in einem ersten Ausführungsbeispiel in Verwendung bei dem Druckmesser nach den Figuren 1 und 2. Der Verstärker befindet sich in einem in der Mitte liegenden aufrechten Träger oder Gestell 32, das aus symmetrisch angeordneten Abständen Ton Seitenschenkeln 33 und 34 besteht, die an ihren oberen Enden mit einem Bügel 35 zusammengefaßt sind. Der Bügel ist an seinem anderen Ende wiederum u-förmig, um das freie Ende der Bourdon-Röhre 16 aufzunehmen, mit dem es bei 36 durch Verschweißen, Löten usw. befestigt ist. Auf diese Weise sind der Träger und die ihn tragenden Teile einer schwimmenden Bewegung unterworfen, die mit der Bourdon-Röhre 18 als Ergebnis der am Einlaß 13 aufgenommenen Druckschwankungen verbunden ist.

Zwischen den Schenkeln 33 und 34 quer verlaufend werden zwei in Längsrichtung verschobene, drehbare Wellen 39 und

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4o gehalten. Die erste Welle ergibt eine Drehhalterung für einen Zahnsektorenarm 41, der "bei 44 befestigt ist. Die Welle 4o stellt die Ausgang'santriebswelle für den Zeiger 19 dar und stimmt folglich axial mit der. Mittelachse der Skalenscheibe 21 überein. Zum Drehen des Zeigers 19 enthält die Welle 4o ein an ihm befestigtes Antriebsrad 46, das mit dem Zahnsektor 47 des Armes 41 kämmt. Alle Komponenten des Verstärkers sind durch die Klammer 35 mit dem Ende der Bourdon-Röhre 18 verbunden, um sich mit ihm schwimmend zu bewegen.

Zum Betätigen des Verstärkers dient eine Betätigungsvorrichtung in der Form eines verhältnismäßig starren Metallblechstifts oder Gliedes ^o gegebener Länge» das an einer entsprechenden Stelle irgendwo im Instrument gehalten und verankert ist. Die Betätigungsvorrichtung 5o kann an jeder Stelle am Instrument verankert und befestigt sein und bei einer bevorzugten Ausführung des beschriebenen Beispiels befindet sieh in der Wand des Schafts 12 ein vertikal geschlitzter Einschnitt 53, der bei 54- nach innen abgerundet ist, um das mit einer öse versehene Ende 55 der Vorrichtung 5o aufzunehmen, An die-, sem Ende der Vorrichtung 5o ist das Außenende 56 einer Schraube 26 eingedreht. Das entgegengesetzte Ende 57 ist in ähnlicher Weise gebogen und nimmt eine Schraube 58 zum Verbinden des Armes 5o mit dem Sektorenarm durch die Öffnung 51 hindurch auf, die sich zwischen den Wellen und 4o befindet. Auf diese V/eise ergibt die Vorrichtung 5o eine Drehachse für den Sektorenarm 41 über der Öffnung 51, was noch erläutert werden wird. In diesem Sinn ist das Glied 5o nicht für sich ein Teil des Verstärkers 5o, ■ergibt aber dafür dessen Betätigungsmechanismus, der auf die schwimmende Bewegung mit dem freien Ende der Bourdon-Röhre 18 anspricht.

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Die bogenförmige Bewegung.der Bourdon-Röhre um ihre natürliche Drehachse 60 let durch den Pfeil 61 dargestellt, wie in Figur 5 zur Erläuterung der Arbeitsweise gezeigt wird. Diese Bewegung erzeugt eine ähnliche Bewegung des Verstärkers in bezug auf die feststehende Drehachse 51, die die Welle 59 beeinflußt, wie durch den Pfeil 62 angezeigt wird, und die Welle 4o beeinflußt, wie durch den Pfeil 63 gezeigt wird· Der Bahnverlauf der durch, die Pfeile 61, 62 und 63 dargestellt ist, let somit eine Funktion der genauen geometrischen Anordnung zwischen den entsprechenden Teilen und ihrer Beziehung zur Drehachse 60. Gleichzeitig ist die Bahn 61 in bekannter Welle auf die Konstruktionselgenachaften des auf den Zustand ansprechenden Elements 18 und an die Arbeitsbereiche bezogen, denen es ausgesetzt ist.

Welcher Bahnverlauf durch die Welle 39 auch tmmer erfolgt, wie durch den Pfeil 62 dargestellt ist, so wird eine Drehbewegung des Sektorenarms 41 erzeugt, wenn er sich um die Achse 51 dreht. Dies ergibt wiederum einen kämmenden Antrieb zwischen den Sektorenzahnen 47 und dem Antriebsrad 46 zum Drehen der Zeigerwelle 4o, während der Zeiger von der Skalenachse um eine Strecke bewegt wird, die durch den Pfeil 63 bestimmt ist. Zur axialen Verschiebung der Welle 4o enthält die Skalenscheibe 21 eine Mittelöffnung 64 ausreichender Größe, so daß sie die Arbeitsweise nicht stören kann. Da die Abweichung oder Verschiebung in der Öffnung 64 sehr klein ist, ist sie mit dem Auge gut wahrnehmbar, ausgenommen bei naher Betrachtung, und ist deswegen nicht zu beanstanden, wie sonst bei bisheriger Arbeitsweise, wenn die Skalenscheibe von weitem betrachtet wird. Beispielsweise beträgt bei einem 5o Millimeter-

Druckmesser für Drücke von O bis 7 kg/cm die ganze Bahn der Bourdon-Höhre etwa 2,5 mm, was eine Verschiebebewegung 62 der Welle 39 von etwa 2,38 mm erzeugt, was wiederum

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eine Verschiebebewegung 63 der Welle 4o von etwa ο,75 mm ergibt, was etwa gleich 1/32" ist.

Ein zweites Ausführungsbeispiel in der Form einer Abänderung der vorhergehenden wird mit Hilfe der Figuren 6 und 7 beschrieben, die den Aufbau für die Bereichseinstellung des Instruments betreffen. Wie bekannt, dient diese Einstellung zum Bewirken der Zeigerbewegung in Übereinstimmung mit dem Skalenbereich des Instruments, wenn es am vollen Druckbereich liegt, durch den es betrieben werden soll. Hierfür verläuft die Vorrichtung 5o nach unten in den Schaftausschnitt 53 bis gerade über dem Gewinde 14, wo sie bei 66 mit dem Schaft fest verbunden wird. Vorzugsweise ist der Einschnitt 53 über seinen vertikalen Verlauf von einer Weite, die nur wenig größer als die der Vorrichtung 5o ist und diese ist bei 67 gekröpft, um eine unbeabsichtigte Seitenverdrehung im Einschnitt zu verhindern« Aus dem Absatz 67 biegt sich die Vorrichtung 5o in das abgerundete Einschnittgebiet, wodurch seine Seitenkante 65 sich gegen den konischen Vorsprung 68 eines Satzes Schrauben 69 biegt, die in den Schaft 12 durch schrauben eingestellt werden kann. Um diese Stelle verläuft die Betätigungsvorrichtung vertikal nach oben in die Absatzbogenkröpfung in dem Iiängssehlitz 71 des Sektorenarms 41 zum Festlegen dessen Drehachse. Der Betätigungsabsatz 72 verläuft in Beziehung zur Drehbahn des Armes 41, um eine Überlastungsanhaltevorrichtung/eines Überdrucks am Meßinstrument zu ergeben. 2B£L/

Die Drehhebelanordnung hat eine wesentliche Funktion der Verschiebung oder des Bereichsabstandes zwischen der Drehachse bei 52 und der Achse der Well© 391 der durch die Dimension "X" dargestellt ist. Durch Biegung der Vorrichtung 5o in federartigen Eingriff gegen den konischen Vorsprung 68 bewirkt eine Schraubeneinstellung nach innen

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oder außen vom Schaft eine bogenförmige Bewegung der Vorrichtung 5o, wie durch den Pfeil 7ο dargestellt ist. Oh nun nach rechte oder nach links verschoben wird, wie Figur 6 zeigt, ist es die Wirkung der Schraube 69, die Dimension ⁿXⁿ zu verändern, um die Stelle der Drehachse zu verschieben. Auf diese Weise kann die Drehachse zurückgestellt werden, bier die Bereichseinstellung für die gewünschte Genauigkeit dps Instruments erhalten ist. Ein Verringern der Dimension "X" bewirkt ein Erhöhen des Verstärkungsgrades und umgekehrt. Die lineare Form des Schlitzes 71 entspricht hierfür praktisch der Verschiebebewegungsbahn der Vorrichtung 5o, die durch den Pfeil 72 dargestellt ist. In diesem Fall ist der Schlitz 71 bogenförmig und sein Radius entspricht der Länge der Betätigungsvorrichtung.

Die Figuren 8 bia 11 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel in der Form einer weiteren Abänderung des Verstärkers zur Nulleinstellung. Biese Einstellung ist, wie bekannt, zum Erhalt einer übereinstimmenden Justierung zwischen der Zeigerstellung und dem Skalenwert, für den das Instrument bestimmt ist. Demgemäß soll ein Betrieb bei fünfzig Prozent der bemessenen Kapazität die Drehachse in eine gerade Linie zwischen der Bohrachse 6o und der Drehachse 39 in der in Figur 11 gezeigten Weise bringen· Dadurch wird gemäß einer bevorzugten Technik möglich, das Instrument nur zu 5o Prozent seines Arbeitswertes dem Druck auszusetzen, bei dem der Zeiger 19 den entsprechenden Wert 2o auf der Skalenscheibe anzeigt. Zum Abstimmen in der Weise nach Figur 8 enthält hierfür der Segmentarm 41 einen Ausschnitt 74 mit einem in der Mitte gelegenen Inselteil 7$, der mit dem Hauptkörperteil durch einen dünnen Steg 76 verbunden ist. über Schraubenziehersohlitze 77 und 78 kann durch einen Schraubenzieher der mittlere Teil 75 um den Steg 76 gedreht werden, bis die richtige

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Zeigerstellung erhalten ist. In Figur 9 ist das !Prinzip der Nulleinstellung ähnlich, ausgenommen, daß der mltt«? lere Teil 75 besonders an der Achse 39 "befestigt ist, z.B. durch eine Federspannung oder einen Paßsitz (nicht dargestellt). Dies ermöglicht eine relative Winkelverschiebung zwischen 75 und 4-1, die durch einen Schraubenzieher in einer der vorhergehend beschriebenen ähnlichen Weise verändert werden. In Figur 1o ist die Ärbeitslänge der Betätigungsvorrichtung 5o unmittelbar einstellbar. Eine kurze Länge 8o, die vom Hauptkörper der Vorrichtung 5o abweichen kann, greift an verteilt angeordnete Glieder 81 und 82 an und diese können durch eine exzentrische oder andere entsprechende Einstellung 83 enger zusammen und weiter voneinander gebracht werden, wenn es zur Nulleinstellung notwendig ist.

Wie die Figuren 12 und 13 zeigen, kann die Skaienvorderseite zur Nulleinstelltmg mit einer im Werk einstellbaren Bereichseinstellung versehen sein. Hierfür dient ein einstellbarer Segmentarm 84, der parallel neben dem Sektorenarm 81 verläuft. An einem Ende des Segmentarmes 84 ist ein Stift 88 befestigt, der seitlich durch die Vorrichtung 5o und den Sektorenschlitz 71 hindurchgeht und so die Drehachse für den Sektorenarm bestimmt. In der Mitte und in Längsrichtung im Segmentarm 84 befindet sich ein Längsschlitz 89 mit in bezug auf die Ringnabe 9o an der Drehwelle 39 angepaßten kräftigen Bemessung. Eine große Außennabe 91 hält den Arm 84 dicht neben dem Arm 41, Durch Drücken des Armes 84 in einer Richtung zur Nabe 9o, durch das der Stift 88 näher oder weiter zur Drehwelle gebracht wird, wird die Dimension "X" verändert, bis die richtige Spannungseinstellung erreicht ist. Zur Nulleinstellung ist die Vorrichtung 5o am Schaft 12 in der in Figur 1 gezeigten Weise befestigt. Anders als bisher beschrieben, ist jedoch das tragende Gewindeende 56 zu

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seiner Gewindeachse so exzentrisch, daß bei Drehung der Schraube 26 der Träger des Endes 55· entsprechend dem Pfeil, 92 verschoben wird* Da die Schraube 26 von der Außenseite des Gehäuses zugänglich ist, können an einer stelle die Nullfeldeinstellungen leicht ohne Auseinandernehmen des Gerätes erfolgen.

Zur Temperaturkompensation gemäß weiterer Abänderungen

ist in der Vorrichtung 5^₁ wie die Figuren 1%: "feie "18 ^eI-:

gen, ein Bi-Metall-Element enthalten, das auf Tempera-

turänderungen empfindlich ist, denen es ausgesetzt ..ist·"''' ^x'

Zur Würdigung der Einfachheit und Wirksamkeit dft ν Aufbaues sollen die thermischen Faktoren, die normalerweise Meßinstrumente dieser Art beeinflussen, 'erläutert werden.

Diese Faktoren stehen untereinander in Beziehung und bestehen im allgemeinen aus "thermischem Ausgleich*¹ und "thermischer Beanspruchung*'. Vorzugsweise soll die Eichung des Instruments unter thermisch abgeglichene Bedingungen gebracht werden. Die thermische Beanspruchung ist im allgemeinen den Schwankungen der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen verschiedenen Komponenten und den unterschiedlichen Temperaturen zugeordnet, denen sie im Laufe der Temperaturechwankung ausgesetzt sind, um unerwünschten Beanspruchungen und Schwankungen der Instrument einstellung zu begegnen. Ks sei bemerkt, daß der thermische Ausgleich normalerweise bei industriellen Anwendungen für solche Instrumente nicht verdoppelt wird, wenn alle Komponenten bei derselben Arbeitstemperatur selten sind. Beispielsweise wird der Schaft häufig in ein Bohrrohr oder dergl. bei einer praktisch von der Umgebung unterschiedlichen Temperatur eingesetzt, in die das Gehäuse zur sichtbaren Ablesung hineinragt. Auch Temperaturschwankungen in der Umgebung erzeugen ein Temperaturgefälle zwischen der Innen- und der Außenseite des Ge-

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häuses, das nur nach einer langen Zeit eliminiert wird. Polglich werden wegen dieser Semperaturdifferenzen und der sich ergebenden Gefälle die Betriebskomponenten einer sich konstant verändernden thermischen Beanspruchung unterworfen, die im Instrument differiert. Die bedeutendsten Beanspruchungen werden vom praktischen Gesichtspunkt aus die Temperaturunterschiede ähnlich wie beim Service am Schaft 12 angelegt, im Gegensatz zu dem durch' die das Gehäuse 24 umgebenden Umweltbedingungen angelegten. Es ist beispielsweise bei Dampf am Schaft bei 93° ö eine Abweichung beim Best des Gerätes» an das die Schaftwärme durch Wärmeleitung übertragen wird, nicht ungewöhnlich. Darüber hinaus ist ein solcher !Temperaturfehler beim Instrumentendruok Null vernachlässigbar, aber es ist bekannt, daß er dann ansteigt und bei 1oo % Instrumentendruck sein Maximum erreichte

Demnach ist eine Bi-Metall-Betätigungsvorrichtung 5o im Schaft 12 bei 66 befestigt, ähnlich wie in Figur 6 beschrieben, was der "Vorrichtung eine gemeinsame, parallel thermische Quelle mit Bourdon-Eöhre 18'verleiht. Um die Zeiger-Null nicht zu beeinflussen, besitzt der Querschnitt der Torrichtung 5o im allgemeinen unter dem Absatz 94 einen Längsgrat 93 (Figur 17)» der den Längsteil thermisch steif macht, während der obere Querschnitt, der etwas über dem Absatz 94 liegt, praktisch rechteckig und flach ist, wie Figur 18 zeigt, und die thermische Aktivität erhöht. Bei dieser Anordnung kann eine Einstellschraube 69 mit konischem Sitz 68 verwendet werden, bevor eine Bereichseinstellung durch Drehen der Vorrichtung 5© entsprechend dem Pfeil 7o um den Teil 66 erfolgt ist. Andererseits wird der obere Teil, der thermisch aktiver ist, in ähnlicher Weise um die gehrainfo© 69 entsprechend der Temperatursehwankungs, der er ausgesetzt ist, gebogen, um den Boreich oder den "Verstärkungsgrad mit der Tempsra-

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tür zu verändern. Durch solche Schwankungen, die thermisch durch die Betätigungsvorrichtung induziert sind, wird die Drehachse auf einer Bahn zurückgebracht, die neutral ist, wenn das Meßinstrument und damit der Segmentschlitz 71 sich in seiner Nullstellung befindet. Entsprechend einem Temperaturanstieg wird der Kurbelstift 52 von der Drehwelle 39 wegbÄwegt, um die Dimension "X^w zum Verringern der Verstärkung zu vergrößern und umgekehrt. Wenn in ähnlicher Weise eine temperaturkompensierte Nulleinstellung erwünscht ist, kann die Konstruktion der Figur 16 verwendet werden, die das zusätzliche Merkmal einer thermischen Ausdehnung«schleife 95 enthält· Ausdehnung und Zusammenziehen der Schleife 95 bei einer Temperaturschwankung erzeugt eine wesentliche lineare Bewegung der Betätigungsvorrichtung und bewirkt dadurch Änderungen der Nulleinstellung, ähnlich wie beschrieben.

Mit diesem Aufbau, der der bisherigen Technik nicht gleioht, wird der Temperaturkompensator unmittelbar am Meßinstrumentschaft angebracht, um Temperaturschwankungen gleichzeitig und parallel zum Kompensator und zur Bourdon-ßöhre zu leiten. Darüber hinaus wird durch die Bour- don-Rönre 18 und den Temperaturkompensator 50 mit angepaßten Querschnitten (thermischer Widerstand) eine gleichzeitige Bewegung von Arm 41 und Schwenkstift 52 entsprechend den Temperaturechwankungen bewirkt. Die maximal· gegenseitige Beziehung kann in der schnellet möglichen Zeit zwischen den zu erzielenden thermischen Wirkungen und der thermischen Kompensation erhalten werden·

Figur 19 zeigt eine weitere Art eines Meßinstruments, das den Verstärker 1o verwendet. Das Instrument enthält zwei Bourdon-Röhren 98 und 99» die als Druckmesser arbeiten, bei denen ein gemeinsamer Druck über den Schaft 12 angelegt wird und so entgegengesetzte Bewegungen in Jeder

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Röhre erzeugt. Diese Konstruktion kann beispielsweise in Fällen verwendet werden, die. hohe Erschütterungs- und Stoßwiderstandsfahigkeit erforder-n. Andererseits kann das Gerät aber auch als Differentialdruckmesser verwendet werden, bei dem jede Bourdon-Röhre über getrennte Schäfte an einer anderen Druckquelle liegt. In einem Fall wird der Verstärker an dem beweglichen freien Ende der Bourdon-Röhre 98 befestigt, mit der er der verbundenen Schwimmbewegung, ähnlich der beschriebenen, ausgesetzt ist. Die Vorrichtung 5o ist am freien Ende der Bourdon-Röhre 99 befestigt und genießt die verbundene Schwimmbewegung mit" der letzteren, wodurch eine relative Bewegung eine Drehbewegung des Zahnsektors 47 um die Drehachse bewirkt wird« Ähnlich*wie vorher bewirkt die Drehbewegung ein Schwenken des Zahnsektorarms 41 um den Stift 52 und treibt so Ritzel 46 und die Zeigerkelle 4o an«

Im vorhergehenden ist ein neuartiger Verstärker für ein Meßgerät beschrieben worden, der ein lang anstehendes Problem löst, mit dem sich die Industrie viele jähre geplagt hat. Durch die neuartige Konstruktion bewirkt der Verstärker nicht nur eine Verringerung der Materialkosten im Vergleich mit früheren Verstärkern, sondern überwindet auch die wesentlichen Komplexitäten der Eichgeschwindigkeit und ungenauen Temperaturkompensation, die für solche Bewegungen bisher charakteristisch waren. Demnach erfüllt der Verstärker eine seit langem vermißte Notwendigkeit, einen schwimmenden Verstärker wesentlich zu vereinfachen, eine andererseits träge Konstruktion wesentlich zu vereinfachen, die bei der Industrie für viele •Jahre üblich war. Während die Erfindung in Verbindung mit einer Bourdon-Röhre als Druckmeßkonstruktion grundsätzlich beschrieben worden ist, dient diese Beschreibung nur der Erläuterung der Erfindung und stellt keine Begrenzung dieser dar. Dagegen ist zu erkennen, daß der

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Verstärker mit einem auf Zustände ansprechenden Element verwendet werden kann, das eine genau· Bewegung entsprechend der Zustandsänderung anspricht, für die es . ■ be βtimmt ist. ' .. ■ ,'_: ; ■ ■^:"_;.', 7 %k- ■ ■.''

Es sind viele Änderungen der beschriebenen Konstruktion und sehr unterschiedliche Ausführungen il Umfang'der Erfindung abzuweichen Die spiele stellen somit keine Begrenzung der Erfindung dar

Zusammenfassung

Die Erfindung bezieht sich auf einen, Ausgangsbewegung, die mit einer in Beziehung' "Zustandsänderungebewegung oder . Abweichung, einf *.,,β|.|·|ΐ|;,'.'" 'Zustand anzeigenden Elementes in Beziehung steht. Der Verstärker befindet sich ah dem auf den Zustand alipijfe· ■ chenden Element zur. schwimmenden Verbindungsbewegung mit diesem»' Eine entfernt angeschlossene' Betätigungseinrichtung, die in die Bewegungsbahn hineingeht_:ti,..er||^ .Drehachse für einen Zahnsektorarm dee y^^^^'^ ,Drehen um die Betätigungsachse' treibt bare Ausgangswell e an, die. β inen Zeiger... oder.; trägt. ' ' ■ ■ , , . ' ."'·'■,

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Claims

Vl-71-7

DHESSER IKDUSTRIBS, ING., ,Dallas/Texas - USA

Patentansprüche

1. Auf einen Zustand ansprechendes Meßgerät mit einem Ansprechelement, das entsprechend den Zustandsänderungen, für die es empfindlich ist, eine bogenförmige Bewegung ·. bewirkt, und einer Achse, die eine Schwenkachse ist,.dadurch gekennzeichnet, daß ein Bewegungsverstärker (1ο) an dem Element zur schwimmenden Verbindungsbewegung mit diesem befestigt ist, und mit der Achse zusammenarbeitet und so eine verstärkte Ausgangsbewegung erzeugt, die mit der Zustandsänderungsbewegung durch das auf den Zustand ansprechende Element in Beziehung steht»

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (1o) ein Traggestell (32) und eine Ausgangsdreheinrichtung an dem Gestell für eine hierzu relative Drehbewegung besitzt, die mit der Achse in Eingriff kommt und mit ihr zusammenarbeitet, um eine Drehausgangsbewegung entsprechend der Drehbewegung relativ zum Gestell zu bewirken.

3° Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker■ (1ο) eine Dreheinrichtung besitzt, die mit dem Traggestell (32) verbunden ist und an ihrer Verbindung zur relativen Drehbewegung dient und so eine Drehbewegung um die Achse bewirkt und eine drehbare Ausgangswelle am Traggestell durch die Dreheinrichtung entsprechend ihrer Drehbewegung gedreht wird.

4. Instrument nach Anspruch 5₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Achse entfernt verankert und mit der Drehein-

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richtung an einer bestimmten Stelle entfernt von der Drehverbindung verbunden ist.

5· Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eicheinrichtung den Eichvorgang des Vfrstärkers relativ zur Arbeitsbewegung des empfindlichen Elementes ermöglichte

6. Instrument nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker eine am Traggestell befindliche Ausgangsdreheinrichtung besitzt, die zur relativen Bewegung dient und mit der Achse in Eingriff kommt, um mit ihr zusammen eine Drehausgangsbewegung entsprechend der Drehbewegung relativ zum Gestell bewirkt.

7. Instrument nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Ausgangswelle am Gestell durch die Dreheinrichtung entsprechend deren Schwenkbewegung gedreht wird.

8. Instrument nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Achse eine entfernt verankerte und mit der Dreheinrichtung an einer von der Drehverbindung entfernten Stelle angeordneten Betätigungsvorrichtung (5o) enthält.

9. Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicheinrichtung eine Einrichtung zum Voreinstellen des Verstärkungsverhältnisses der Veritärkerausgangsbewegung zur Arbeitsbewegung des zustandeempfindlichen Elementes (18) besitzt.

0o. Instrument nach Anspruch 9» dadurch* gekennzeichnet, daß die Eicheinrichtung eine Voreinstelleinrichtung für den Verstärker (1o) enthält, um die Nulleinstellung des zustandsempfindlichen Elements zu bewirken.

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11. Instrument nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinstelleinrichtung und die Mull- . einstelleinrichtung unabhängig 'voneinander "betätigt werden können.

12. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturkompensator die Arbeitsbeziehung zwi-. sehen dem zustandsempfindlichen Element und dem Verstärker, der in mindestens einer teilweisen Beziehung zu den Temperaturdifferentialen infolge der Instrumentelemente kompensiert ist, herstellt.

13· Instrument nach Anspruch 12,'dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkompensator und das zustandsempfindliche Element gegenseitig mit einer gemeinsamen thermischen Quelle für thermische parallele Empfindlichkeit auf Temperaturschwankungen der Quelle verbunden sind.

14. Instrument nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkompensator die Achse enthält, die mindestens teilweise aus temperaturempfindlichen Bi-Metall-Elementen gebildet ist und die die Drehachse bei Temperaturschwankungen, denen sie ausgesetzt ist, zurückstellt.

15· Instrument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zustandsempfindliche Element eine Bourdon-Röhre (18) und einen Druckzuführschaft (12) zum Anlegen einer Druckquelle enthält, bei der das Instrument ansprechen soll, das die gemeinsame thermische Quelle aufweist.

16. Instrument nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturkompensator für Herstellung der Arbeit sbeZiehung zwischen dem zustandsempfindlichen Element und dem mindestens in teilweiser Beziehung zu den Temperaturdifferentialen infolge der Instrumentelemente kom-

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pensierten Verstärker vorgesehen ist.

17* Instrument nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkompensator und das zustandsempfindli-Che Element gegenseitig an einer gemeinsamen Wärmequelle für thermische parallele Empfindlichkeit "bei Temperaturschwankungen der Quelle liegen.

18. Instrument nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkompensator die Achse enthält, die mindestens teilweise aus temperaturempfindlichen Bi-Metall-Elementen besteht und die Drehachse bei TemperatürSchwankungen, denen sie unterworfen ist, zurückstellt.

19· Instrument nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das zustandsempfindliche Element eine Bourdon-ßöhre
und einen Druckzuführschaft (12) zum Verbinden einer
Druckquelle mit dem ansprechenden Instrument enthält,
das die gemeinsame Wärmequelle aufweist.

20. Instrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungsvorrichtung (5o) ein längliches Element enthält, das in Längsrichtung verhältnismäßig starr und in Seitenrichtung verhältnismäßig biegsam ist.

21. Instrument nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsausgang der Dreheinrichtung ein erstes
Zahnelement (4-6) enthält und die Auegangswelle ein zweites an ihm befestigtes Zahnelement (47) trägt, das mit
dem ersten Zahnelement in Eingriff steht.

22. Instrument nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Skalenglied (21) zum sichtbaren Ablesen der Werte (2o) dient, bei denen das Instrument anspricht, und die

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Ausgangswelle axial angeordnet ist und axial im wesentlichen mit der optischen Achse der Skala übereinstimmt.

23· Instrument nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeiger (19) an der Ausgangswelle "befestigt ist und visuell gegen die Scheibe (21). zur winkeligen relativen Verschiebung durch die Welle angeordnet ist.

24. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zustandsempfindliche Element eine Bourdon-Röhre enthalte

25· Instrument nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eicheinrichtung zum Eichen der Arbeitsweise des Verstärkers im Verhältnis zur Arbeitsbewegung des zustandsempfindlichen Elementes dient.

26. Instrument nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Eicheinrichtung eine Einrichtung zum Voreinstellen des Verstärkungsverhältnisses der Verstärkungsausgangsbewegung zur Arbeitsbewegung des zustandsempfindlichen Elementes enthält.

27· Instrument nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Eicheinrichtung eine Voreinstelleinrichtung für den Verstärker enthält, um die üTulleinsteilung des zustandsempfindlichen Elementes zu bewirken.

28. Instrument nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsverhältniseinstelleinrichtung und die Hulleinstelleinrichtung gegenseitig unabhängig von einander betätigt werden können.

29. Instrument nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Verstärkungsverhältniseinstelleinrichtung eine Einrichtung enthält, die an die Betätigungseinrichtung an einer Stelle in der Mitte ihrer Länge angreift und zum seitlichen Verschieben der gegebenen Drehachse relativ zur Achsenverbindung der Drehachse dient.

30. Instrument nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß die NuIIeinstelleinrichtung eine Einrichtung zum Verschieben der gegebenen Drehachse relativ zum Ausgangsantrieb der Dreheinrichtung in einer praktisch parallelen Ebene enthält«

31. Verstärker für ein Instrument nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Ausgangsdreheinrichtung an einem Gestell mit einer Einrichtung zur Aufnahme einer Betätigungseinrichtung mit einer Drehachse, die von der Achse der Dreheinrichtung versetzt angeordnet ist und zusammen eine Drehausgangsbewegung bei Drehbewegung zum Gestell bewirkt, und durch eine Einrichtung zum Befestigen des Traggestells und der Ausgangseinrichtung als Einheit an dem zustandeempfindlichen Element zur schwimmenden Verbindungsbewegung und damit zum Bewirken der Dreh- und Schwenkbewegung der Ausgangseinrichtung.

32. Verstärker nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung entfernt verankert ist.

33. Verstärker nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Traggestell verbundene" Dreheinrichtung zum Verbinden der Drehbewegung dient und eine Betätigungseinrichtung enthält, die an einer bestimmten, von der Drehverbindung entfernten Stelle angeschlossen ist, und eine Drehachse besitzt, daß die Dreheinrichtung und

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die Ausgangseinrichtung als Einheit am beweglichen Teil .des zustandsempfindlichen Elementes zur schwimmenden Verbindungsbewegung auf Zustandsänderungen anspricht, für die das Element empfindlich ist.

Verstärker nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangseinrichtung eine drehbare Welle enthält»

35· Verstärker nach Anspruch 33» dadurch gekennzeichnet, daß die Eicheinrichtung den Verstärker auf die Arbeitsweise des zustandsempfindlichen Elementes eicht.

36. Verstärker nach Anspruch ^5^;> dadurch gekennzeichnet, daß die Eicheinrichtung eine Verschiebeeinrichtung für die gegebene Stelle der Drehachse enthält, an der die Betätigungseinrichtung aufgenommen werden soll.

^DW-'"fl. W. Meissner

Patentanwalt

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