DE1448966A1

DE1448966A1 - Messvorrichtung

Info

Publication number: DE1448966A1
Application number: DE19641448966
Authority: DE
Inventors: Gesell William Fred
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1963-11-29
Filing date: 1964-11-27
Publication date: 1969-04-30
Also published as: US3273378A; GB1030098A; DE1448966B2

Description

HAMBURG-MÜNCHEN ZÜSTEIIÜNGSANSCHBIFT: HAMBURG 36 · NEUER WALL 41

TEL. 36 74 28 TTlVD 3 6 4115 _ TELEGR. NEGEDAPATEXT HAMBURG

P l4 48 966.8

MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

TEL. 3380386

_. , , . _ , . TELEGR. NEGEDAPATBNT MÜNCHEN

Tho denilX-Corporation

Hamburg, -lan 13. Sept. 1968

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Messvorrichtung

Die Erfinuung bezieht sicn auf Messvorrichtungen, Jie uin Strömungsmittel als Messmedium verwenjen, insbesondere auf eine Hilessanlage dieser Art, bei uielcner α trömungsrnittels teuere inriciitungan ^ur anwanJung können, aie keine beweglichen Teile aufweisen.

Eine Aufgabe uer Erfindung richtet sicn auf die Schaffung sinur einfachen messeinrichtung, Dei der eine- Mesströmungsiii i ttels teuereinr icntung zur anwendung kommt, die keine beuiagl ichen Teile aufweist, u/irtscnaf tuch tierzustellen ist und vielseitig un_i in laistungsfähiger iiJeise ueriuenaet werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in aar Schaffung einer [Messeinrichtung der erwähnten Art, bei welcher dia Uurcnflussbedingungen ues Strömungsmittslrnassmediums in einmaliger uJeisa für dan Betrieb v/on Signal- oderAn-

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Neue Unterlagen

·.-«-—.. *su α d^ Ändörunflsaes. v. 4, ε

zeigeeiririchtuncjen erreicht werden, indem diese DurchflussbeJ ingungen auf Durchf lusaiechsel, uie von einer Kennlinie, ζ. £. einer Grosse eines gemessenen Erzeugnisses üestimmt weraen, ansprecnen un-.j von verbesserter Geraalinigkeitsind.

Eine weitere Aufgabe 'Jer Erfindung besteiit in Jer Schaffung einer Messeinr iciitung, in welcher aie Anzeigevorricntung ein transparentes Uurcnflussronr einschliesst, Jas eine innere Schrägung sowie einen .,arauf beweglicnen Anzeigaschwimmer aufweist, wobei aufgruna der verbesserten Gerajlinigkeit in Jen Durcnflussbedingungen ein Fionr benutzt weraen kann, das eine einzige odar eine nur wenig entwickelte Schrägung besitzt, wäfiranj es uocn eine genaue und lineare Hnsprecnung aes /».nzeigeschwirnnaers mit grosser Präzision gawänrleistet, unu u/obai aufgrunu der einfachen äusseren Eirstellung des [liesstrornkreises ein solcnes einzelnes Ronr einem groassn b'ereich veränderlicher l/erstärkungen angepasst werden kann»

Eine weitere Aufgabe eier Erfindung besteht in Jer Schaffung einer filesseinricn bung, in welcher eines ouer mehrere Signalmittel einzeln oder gemeinsam benutzt werden können, um eine Anzeige jer Eigenschaften das Erzeugnisses vorzusehen, wie z.d. die Anzeige einer Uierstückabmessung durch Ansprechung eines Anzeigescniuimmers und die gleichzeitige Betätigung elektrischer Schalter für die Ausscnei-

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- 3 dung oder markierung des Werkstückes.

Weitere Eigenschaften unJ Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeicnnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der wirksamen Bestandteile einer beispielsiueisen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Strömungsmittelsteuereinrichtung mit fortgebrocnenen Teilen, die einen Teil der usführungsform gemäss der Fig. 1 bildet.

Uährend die Erfindung souionl mit kompressiblen als auch mit nicht kompressiblen Strömungsmitteln leicit verwendet werden kann, wird sie in einer beispJeLsweisen Ausfünrungsfortr, unter i/erwendung uon Luft als aas Strömungsrnittelmessmedium besenrieben, wobei die Eigenscnaft eines Erzeugnisses, z.B. der Durchmesser eines tJdrkstückes, gemessen wird.

Die StrömungsmitteljruckzufUhreinrichtungen einschliesslich der Luftzufuhrleitung 9, des einstellbaren Druckreglers Io sowie einer Zufuhrleitung 11 sehen einen Durchfluss gemäss der Darstellung in Fig. 1 vor. Die in uer dargestellten Ausführungsforni als Spindel 12 gezeigte Messeinrichtung ist

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wirksam angeschlossen, um das Strömungsmittel von der Zuführleitung 11 über fflesskanaleinrichtungen aufzunehmen. Die Spindel 12 besitzt zwei gegenüberliegende Mündungen 14 und 15, durch welche lilessluft als eine Funktion der Näherung der fflünuungen mit Bezug auf ein Werkstück 16 strömt, in welchem sich eine zylindrische Bohrung befindet, eieren Durchmesser die in diesem Beispiel zu messende Eigenschaft darstellt. Die flflessspindel 12 ist wirksam, an die Strömungsmittelrnesseinrichtung angeschlossen.

Eine btrömungsmittalvorricntung oder ein Verstärker 2o wird in der Fflessanlage oder -vorriititung in Verbindung mit anderen Bestandteilen derselben benutzt. Insbesondere Fig„ 2 zei'gt den Verstärker 2o mit einem Gehäuse 21 und eine Anzanl von Kanälen einschliesslich einer Spritzdüse 22, die darin wirksam" mit der Leitung 11 und der geregelten Luftzufuhr von dem Regler Io verbunden ist. Der Durchfluss von der Spritzdüse 22 wird normalerweise von ersten und,zweiten Ablasskanälen 23, 24 aufgenommen, die in dem Gehäuse 21 gegenüber der Spritzdüse 22 dargestellt sind. Der Luftstrom von der Spritzdüse 22, der normalerweise nicht in den Kanälen 23 und 24 aufgenommen wird, wird durch zwei weitere Kanäle 25 und 26 in dem Gehäuse 21 abgeführt, die mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung stehen. In dem Gehäuse 21 sind erste bzw. zweite Steuerdüsen 3o und 31 angeordnet, die einander entgegenarbeiten und die Luft gegen die aus der Spritzdüse 22 strömende Luft und quer zu ihr lenken, um einen bemessenen

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DuEhfluss zu den Ablasskanälen 23 und24 zu erreichen. Somit wird die jeweils in uie Kanäle 23 und 24 abgelenkte Luftmenge durch die relative Energie dar Steuerdüsen 3o und 31 bestimmt. Die Anordnung der Spritzdüse, der Steuerdüsen und der Ablasskanäle ermöglicht die Benutzung eines vernältnismässig niedrigen Energiestromes, z.B. den durch jade der StBuerdüsen 3o und 31 fliessenden Strom, um den Strom verhältnismässig hoher Energie, z.B. uen von der Spritzdüse 22 in die Ablasskanäle 23 und 24 fliessenuen Strom in einem beliebigen Verhältnis abzulenken. Wie beteits erwähnt, wird dieses durch eine einfache Veränderung der Energie der Steuerdüsen 3o und 31 erzielt.

Eine üurchlasseinrichtung, z.B. eine Leitung 37, verbindet uie Steuerdüse 3o mit der Zufuhrleitung 11, und ein einstellbares Drosselorgan 4o, Jas in der Leitung 37 angeordnet ist, steuert den Luftdurchfluss zu der Steuerdüse 3o. Das Drosselorgan 4o kann für jeden beliebigen gegebenen Anwendungszweck festgestellt werden, jedoch ist es wünschenswert, dass es einstellbar ist, und zwar für solche Fälle, in denen die richtige Grosse der Drosselung anfänglich festgelegt und Uechsel in uer Linearität des fllesssiqnals ausgeglichen werden, Solche Wechsel können durch viele Faktoren hervorgerufen werden, beispielsweise durch Abnutzung in den bei einer gegebenen Anwendungsart benutzten Werkzeugen und Unvollko.nmenhaitan in dan Messbestanuteileri, dia beispielsweise djrch Herstsllungsfehler verursacht sein können.

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Ein Drosselorgan 41, das in der Ailesskanaleinrichtung eingebaut ist, sorgt Für eine l/erstärkungseinstellung für die Messeinrichtung, indem es einen Wechsel in dem grundsätzlichen DurchFIusspiegel in uem Kanal oder der Leitung 42 zur Steuerdüss 31 ermöglicht« Die Leitung 42 zu der Steuerdüse 31 ist hinter dem Drosselorgan 41 und vor der (Klesspindel 12 mit der filasskanaleinrichtung verbunden, und somit wird die Energie der Steuerdüsa 31 durch die gemessene Eigenschaft bestimmt. Die Steoerdüse 31 eifirkt der 3 teuer düse 3o entgegen, um den Fluss wan der Spritzdüse 22 proportional zwischen Ablasskanälen 23 un-J 24 abzulenken, so dass der Duidnfluss in jedem Kanal entsprechend dieser Eigenschaft reflektiert wird.

In der dargestellten Ausfünrungsform tritt die Luft von dem Ablasskanal 24 in eine Leitung 32 zu aem einen Ende der Signal- oder Durchfiussanzeigeeinrichtung ein, die als transparentes Rohr 33 Kit einer gleichmässigen inneren Neigung dargestellt ist« Durch das transparente Rohr 33 ist ein An — zeigeschEEsimEfier 34 sichtbar und arbeitet mit diesem in abhängigkeit wort des Durchfluss durch aas Rohr, tuie er durch die gemessene Eigenscnaft bestimmt uiird, zusammen. An dem gegen— überl±sg.*-enden Ende des Rohres 33 ist eine einstellbare Sicherheitseinrichtung 35 vorgesehen, die den durch das Rohr hindurchführenden Durchfluss zur Atmosphäre lüftet. Die Sicherheitseinrichtung 35 UJird benutzt, um die Stellung des· Schuiiiiiitiers 34 in dem Rohr 33 zu einer Anfangseichung einzustellen. In Verbindung mit dem Rohr 33 und dem Schufimraer 34 koromt eine Skale 36 zur Anwendung, um eine

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unmittelbare Anzeige des Durchflusses und somit der Eigenschaft des Erzeugnisses oder in diesem Anwendungsbeispiel des Durchmessers zu haben.

In die Leitung 32 ist eine einstellbare Entlastungseinrichtung 43 eingebaut, die bei solchen Anwendungsbeispielen zur Verwendung kommt, in denen es erwünscht sein kann, den Durchfluss durch das abgeschrägte Rohr zu verringern, Die Entlastungseinrichtung 43 trägt weiter zur Vielseitigkeit einer Anlage bei und ermöglicht die Verwendung einer Signaleinrichtung innerhalb grosser Bereiche.

Ein weiteres einstellbares Drosselorgan 44 ist in der Leitung 45 vorgesehen, dicj an den Ablasskanal 23 angeschlossen ist. Dieses Drosselorgan kann benutzt werden, um einen gesteuerten Durchflusswiderstand vorzusehen, so dass nötigenfalls eine weitere Signaleinrichtung, z.B. eine in die Leitung 45 eingebaute Vorrichtung46 von der in dem USA-Patent 2 774 beschriebenen Art ebenfalls genau gesteuert werden kann. Die Vorrichtung 46 schliesst einen Balg ein, welcher mit der Leitung 45 in Verbindung steht und sich gemäss dem Druck in dieser Leitung, wie er durch das Drosselorgan 44 eingestellt ist, durchbiegt, um durch Betätigung von elektrischen Schaltern bei vorher festgelegten Höhen ein elektrisches Ausgangssignal zu geben. Wenn die Vorrichtung 46 in Verbindung mit dem Rohr 33 benutzt wird, dann kann an dem

Rohr eine kontinuierliche Anzeige der Eigenschaft des Erzeugnisses dargestellt werden, während die Vorrüitung 46

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eine Anzeige einar Eigenschaft auf einer wahlweisen Basis je nach Bedarf gibt, beispielsweise beim Sortieren oder Ausscheiden von Teilen als eine Funktion einer vorher festgelegten Erzeugniseigenschaft.

Im Betrieb ist es offensichtlich, dass bei einer Zunahme'des Luftstromes durch die Hilesspinael 12 die Energie der Steueruüse 31 entsprechend abnimmt, ujas die Steuerdüse 3o v/eranlasst, einen verstärkten Durchfluss von der Spritzdüse 22 in den Ablasskanal 24 hinein abzulenken.. Dieses erhöht den Durchfluss durch das transparente Rohr 33 und verursacht einen Anstieg des Schwimmers 34, der dann ein grosses Loch in dem Werkstück 16 anzeigt. Wenn das Loch in dem Werkstück 16 verhältnismässig kleiner ist, dann fliesst weniger Luft aus der Spindel 12 heraus und erhöht dadurch den Durchfluss durcn die Steuerdüse 31, um .mehr Luft von der Spritzdüse in den Ablasskanal 23 und entsprechenü weniger in uen Hblasskanal 24 abzulenken. Dieses würde zu einem geringeren Durchfluss in dem Rohr 33 führen, unu der Schwimmer würde eine niedrigere Anzeige als vorher geben.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Verstärkung der Ansprechung des Schwimmers 34 auf lichte Räume des li/erkstückes sowohl durch den Verstärker 2o als auch durch jib innere Neigung des Rohres 33 erreicht wird, so dass die Vorrichtung in die Lage versetzt wird, einen grossen Verstärkungsbereich zu bewältigen und äusserst hone Verstärkungen durchführen kann. Obwohl sich der Durchfluss durch :iie ffless-

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öffnungen der Spindel 12 nicht unbedingt linear mit den Veran.lerungen in dam lichten Raum des Werkstückes oder in diesem Falle im Durcnrnesser ändert, ist doch eine charakteristische MnspreCiikurve vorhanden. Durch Einstellungen der Drosselorgane 4ο und 41 kann der Verstärker 2o so eingestellt werden, dass er nicht nur verstärkte Durcnflusswechsel in ien Ablasskanälen 23 und 24 vorsieht, sondern aucn in ausgleichender LJeise wirkt, so jass disse DurchflussuJecnsel entiueder auf Veränderungen im lichten Raum aes Markstückes linear ansprecnen oder gegenüber bekannten [Ylessanlagen, dia ein otrömungsmittelmediui.i verwenden, von stark verbesserter Linearität sind. Dieses ermöglicht die Benutzung eines einzigen Ronres 33 von gerader innerer Neigung o-^er geringerer innerer Ausbildung innerhalb eines äusserst weiten Bereiches von l'ilessvers tärkungen, die früher eine Anzahl von Rohren unterschiedlicher gerader innerer Neigung als Zunahmen jieses Bereiciies verlangten, un.i die jeweils von vollständiger innerer Ausbildung für lineare Ansprachung waren. Es ist beispielsweise durch uie Erfindung möglich, ein einziges Amaigerohr innerhalb eines Verstärkungsbereiches von 2ooo-l bis looooo-l zu verwenden.

Während die beschriebene Vorrichtung eine bevorzugte Ausfünrungsform dar Erfindung bildet, sei doch/iarauf ningeujiesen, dass die Erfindung nicht auf diese genaue Form uer Vorrichtung beschränkt ist, sondern das Veränderungen vorgenomrngn werden können, ohne von dem lüereich der Erfindung auzuwe Lehen.

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Claims

PATENTANWÄLTE

dr. ing. H. JVEGENDANK · DIPL.-ING. H. HAIJCK · DiPL-PHYS. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN

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ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 - NEUER WALL 41

TEL. 367428 INB 36*115 P "JA 48 966 Ö TElBGH. MEGBBAPATENT SAMBURG

MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

The Bendix Corp. .„....«...

TElBGH. NBGEBAPATBNT MÜNCHEN

Hamburg, den 18. Sept. 1968

Patentansprüche

1, Meßeinrichtung, bei der ein aus einer Düse mit konstantem Druck austretender Hauptstrahl durch einen von der Meßgröße beeinflußten quergerichteten Hilfsstrahl abgelenkt und einer druckabhängigen Anzeigeeinrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber dem von der Meßgröße beeinflußten Hilfsstrahl (31) ein zweiter quer- und entgegengesetzt gerichteter Hilfsstrahl (30) von ebenfalls konstamtem Druck vorgesehen ist.

2„ Meßeinrichtung nach Anspruch 1₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstralil (22) und die beiden Hilfsstrahlen (31» 30) von einer gemeinsamen Druckquelle (11) gespeist sind, in die ein Druckregler (10) eingeschaltet ist«,

Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder .2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Hauptstrahl beaufschlagte Anzeigevorrichtung ein konisches Hohr (33) mit einem Schwimmer (34) enthält.

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Neue Unterlaßen (Art 7 S 1 Abs.2 Mr. 3 üuLl j ü_vj ÄnderunflSfles. v. 4.9.39671

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4· Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker Öffnungen (25, 26) aufweist, über die das überschüssige, nicht die Anzeigevorrichtung beaufschlagende Strömungsmittel abfließt.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung des Meßfühlers (12, 15) mit der Leitung (11) ein einstellbares Drosselorgan (4-1) vorgesehen ist.

6. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß in die zu dem Hilfsstrahl (30) führende Leitung (11, 37) ein einstellbares Drosselorgan (40) eingeschaltet ist.

7. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß in die zur Hauptanzeigevorrichtung (33) führende Leitung (32) eine einstellbare Entlastungsvorrichtung (43) eingeschaltet ist.

8. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptdüse (22), die beiden Hilfsdüsen (30, 3D und die dazugehörigen Ableitungskan-äle (23,24,25,26) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

9β Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Ablenkungskanal (23) eine weitere Anzeigevorrichtung (46) mit einer einstellbaren Drossel (44) angeordnet ist.

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