DE3703730A1 - Drehmomentkompensierender messumformer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen drehmomentkompensierenden Meßumformer mit einem ersten, ein krafterzeugendes Teil aufweisenden Meßkraftwandler für eine Eingangsgröße, einem zweiten, ein krafterzeugendes Teil aufweisenden Meßkraftwandler für eine Ausgangsgröße und einem Ver­ gleichshebel, mittels dessen die an ihm ein Drehmoment erzeugenden Meßkräfte miteinander vergleichbar sind.

Drehmomentkompensierende Meßumformer dieser Art sind beispielsweise aus der DE-OS 30 17 321 bekannt. Dabei soll das am Vergleichshebel angreifende Drehmoment, welches durch eine stromdurchflossene Ringspule in Verbindung mit einem Permanentmagneten hervorgerufen wird, möglichst proportional dem Drehmoment zugeordnet werden, welches ein am Boden eines Federbalges wirken­ der Luftdruck erzeugt. In einem rechtwinkligen Koordi­ natensystem müßte sich der Zusammenhang zwischen dem elektrischen Eingangsstrom und dem Ausgangsluftdruck durch eine im Idealfall gerade Linie durch einen Null­ punkt darstellen lassen. In der Realtität weicht die den Zusammenhang darstellende Linie jedoch von der idealen Geraden ab. Im folgenden wird die durch die vorgenannte Linie dargestellte Funktion als Übertragungsfunktion, ihre Neigung als Übertragungsfaktor und ihre Abweichung von der idealen linearen Übertragungsfunktion mit kon­ stantem Nullpunkt als Übertragungsfehler bezeichnet.

Verschiedene physikalische Einflüsse sind die Ursache dafür, daß die Übertragungsfunktion lediglich durch eine Linie darstellbar ist, die sich bis zu ca. 2% des maximalen Wertes der Ausgangs- bzw. Eingangsgröße von der idealen Geraden mit konstantem Nullpunkt entfernt. Ein Teil dieser Übertragungsfehler ist temperaturabhän­ gig, wobei hierbei der Übertragungsfaktor in der Regel mit der Umgebungstemperatur steigt und fällt oder aber der Nullpunkt sich verschiebt oder aber beide Fehler gleichzeitig auftreten. Aus der DE-OS 30 17 859 ist es bereits grundsätzlich bekannt, mit Hilfe z. B. eines Bimetallstreifens die Temperaturabhängigkeit eines der­ artigen temperaturabhängigen Übertragungsfaktor bei Meßumformern der eingangs genannten Art zu kompensie­ ren.

Die Übertragungsfunktion wird aber nicht nur durch die Umgebungstemperatur beeinflußt, sondern auch durch unerwünschte Fehlkräfte beim Drehmomentvergleich.

Auch bei konstanter Temperatur treten Übertragungsfeh­ ler auf. Man kann zwar einen Umformer so einstellen, daß sich seine reale Übertragungsfunktion beim klein­ sten und beim größten Drehmoment mit der idealen li­ nearen Übertragungsfunktion schneidet, in den Zwischen­ werten weicht sie jedoch von der Geraden ab, und zwar in der Regel nur in einer Richtung, nämlich nach oben oder nach unten.

Eine Ursache für diese temperaturunabhängigen Übertra­ gungsfehler ist beispielsweise in dem üblicherweise verwendeten Federbalg zu suchen. Federbälge (Federroh­ re) verhalten sich nicht wie ein reibungsfreier Kolben in einem Zylinder, sondern ihre wirksame Fläche verän­ dert sich mit der Druckbelastung, und zwar abhängig von der Gestalt der Federbalgwellen. Durch diese Eigen­ schaft wird der Übertragungsfaktor druckabhängig. Vor­ aussetzung für einen konstanten Übertragungsfaktor ist jedoch, daß das vom Federrohr am Vergleichshebel er­ zeugte Drehmoment proportional dem Luftdruck ist.

Weitere druckabhängige Übertragungsfehler kommen durch toleranzbedingte Exzentrizitäten des Federbalgbodens oder des Kraftabgriffes im Federbalgboden gegenüber der Federbalgachse zustande. Fehler entstehen auch dadurch, daß der Druck innerhalb der Auslaßdüse - selbst bei den kleinen Winkeln, um die sich der Vergleichshebel beim Kompensationsvorgang dreht - nicht streng linear dieser Winkelbewegung zugeordnet ist. Im Zusammenhang mit der u. a. durch das Federbalg bedingten Eigensteife der Anordnung werden daher ausgangs- bzw. eingangsgrößenab­ hängige Übertragungsfehler erzeugt; auch Nichtlinerari­ täten des Verstärkers führen zu ungeraden Übertragungs­ funktionen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßum­ former der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem die temperaturunabhängigen Übertragungsfehler, ggf. in Kom­ bination mit temperaturabhängigen Übertragungsfehlern, mit einfachen Mitteln kompensierbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens eines der krafterzeugenden Teile der beiden Meßkraftwandler federnd mit dem Vergleichshebel verbun­ den ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß sich bei Vergrößerung der Meßkraft ein federnd mit dem Vergleichshebel ver­ bundenes krafterzeugendes Teil oder beide federnd mit dem Vergleichshebel verbundenen krafterzeugenden Teile dem Vergleichshebel auf einer Bahn nähert bzw. nähern, deren Krümmungsmittelpunkt im wesentlichen auf der Drehachse des Vergleichshebels liegt.

Auch sieht die Erfindung ggf. vor, daß sich bei Ver­ größerung der Meßkraft ein federnd mit dem Vergleichs­ hebel verbundenes krafterzeugendes Teil bzw. beide federnd mit dem Vergleichshebel verbundenen krafterzeu­ genden Teile dem Vergleichshebel auf einer Bahn nähert bzw. nähern, deren Krümmungsmittelpunkt außerhalb der Drehachse des Vergleichshebels liegt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung schlägt vor, daß wenigstens eines der krafterzeugenden Teile über eine im wesentlichen senkrecht zu seiner Bewegungsrich­ tung verlaufende und im wesentlichen um eine parallel zur Drehachse des Vergleichshebels liegende Biegeachse verbiegbare Biegefederanordnung oder ein Parallelfeder­ gelenk mit dem Vergleichshebel verbunden ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Steife der Biegefe­ deranordnung oder des Parallelfedergelenkes einstellbar ist, wie durch Beschleifen in der Breite oder dgl.

Auch kann erfindungsgemäß so vorgegangen werden, daß die Biegefederanordnung oder das Parallelfedergelenk außerhalb einer die Drehachse des Vergleichshebels enthaltenden und senkrecht zur Bewegungsrichtung des krafterzeugenden Teiles liegenden Ebene angeordnet ist.

Die Erfindung schlägt ggf. auch vor, daß die Biegefe­ deranordnung bzw. das Parallelfedergelenk bei nicht­ linearer Weg/Kraft-Charakteristik eines der krafterzeu­ genden Teile an einem senkrecht zu einer die Drehachse des Vergleichshebels enthaltenden und im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des krafterzeugenden Teiles liegenden Ebene vorstehenden Vorsprung, wie einem ersten Stehbolzen oder dgl., einerseits und einem parallel hierzu verlaufenden Ansatz, wie einem zweiten Stehbolzen oder dergleichen, des krafterzeugenden Teiles des betreffenden Meßkraftwandlers andererseits angebracht ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß wenigstens eines der krafterzeugenden Teile über ein Hebelgestänge plus Feder mit dem Vergleichshebel verbunden ist, welches einen an dem betreffenden kraft­ erzeugenden Teil mit zur Drehachse des Vergleichshebels paralleler Schwenkachse angelenkten Übertragungshebel aufweist, mit dessen der Schwenkachse abgewandtem Ende mit zu der Schwenkachse paralleler Knickachse ein He­ belarm gelenkig verbunden ist, der seinerseits über eine Federanordnung auf den Vergleichshebel einwirkt.

Dabei kann ggf. vorgesehen sein, daß die Steife der Federanordnung einstellbar ist, wie durch Veränderung der Federspannung, durch Beschleifen der Breite oder dgl.

Die Erfindung schlägt auch vor, daß der Abstand des Angriffpunktes der Federanordnung von der Drehachse des Vergleichshebels einstellbar ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Linearisierung der Abstand der Hebelarmachse von der Drehachse des Vergleichshebels einstellbar ist.

Auch kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Knickachse wahlweise auf der der Drehachse des Ver­ gleichshebels zugekehrten und auf der der Drehachse abgekehrten Seite einer die Schwenkachse und die Hebel­ armachse aufweisenden Ebene angeordnet werden kann.

Die Erfindung sieht ggf. auch vor, daß der Hebelarm als zweiarmiger Hebel und die Federanordnung als einstell­ bare Zugfeder ausgebildet ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung schlägt vor, daß der Hebelarm des Hebelgestänges plus Feder zumindest im Bereich seines der Knickachse abgelegenen Endes als an dem Vergleichshebel angreifen­ de Biegefeder ausgebildet ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Biegefeder als Federblech ausgebildet ist.

Schließlich kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, daß mindestens eine der Blattfedern zumindest teilweise aus temperaturkompensierenden Bimetallmaterial besteht.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zu­ grunde, daß es gelingt, die beim Stand der Technik auftretenden temperaturunabhängigen Übertragungsfehler dadurch auszumerzen, daß man die Meßkraft nicht unmit­ telbar auf den drehmomentkompensierende Vergleichshe­ bel einwirken läßt, sondern über eine federnde Verbin­ dung zwischen Meßkraftwandler und Vergleichshebel, die dafür sorgt, daß der bzw. die Kraftwandler bei Verände­ rung der Eingangs- bzw. Ausgangsgröße einen größeren Weg durchlaufen als bei starrer Anlenkung an den Ver­ gleichshebel. Dieser Ausschlag kann beispielsweise dazu benutzt werden, mit Hilfe eines Hebelgestänges den Angriffsradius des betreffenden Meßkraftwandlers der Eingangs- oder Ausgangsgröße am Vergleichshebel zu verändern. Selbstverständlich ist es auch denkbar, den Angriffsradius des Meßkraftwandlers der Eingangsgröße oder auch beide zu verändern.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Be­ schreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Meßumformers nach der Erfindung im Längsschnitt senkrecht zur Drehachse des Vergleichshebels;

Fig. 1a den Meßumformer von Fig. 1 in ausgelenk­ ter Stellung des dort vorgesehenen He­ belgestänges;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Meßumformers nach der Erfindung in Fig. 1 entsprechender Darstellung und

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Meßumformers nach der Erfindung in Fig. 1 und 2 entsprechender Darstellung.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, weist der Meßumformer, bei dem es sich hier ebenso wie bei den weiter unten anhand von Fig. 2 und 3 noch zu erläuternden Ausführungsbei­ spielen um einen elektro-pneumatischen i/p-Meß- bzw. Stellumformer handelt, einen Vergleichshebel 10 auf, der mittels eines Kreuzfedergelenks 12 am Grundkörper 14 des betreffenden Gerätes schwingbar gelagert ist. Am freien Ende des Vergleichshebels 12 ist eine Ringspule 16 befestigt, der durch Leitungen 18, 20 die elektri­ schen Impulse eines elektronischen Meßgerätes, z. B. eines Temperaturmeßgerätes, zugeführt werden. Die Ring­ spule 16 taucht in einem entsprechenden Ringspalt 22 eines im Grundkörper 14 angeordneten Permanentmagneten 24. Gegenüber einer am Vergleichshebel 10 vorgesehenen Prallplatte 26 befindet sich eine Düse 28, die über eine Leitung 30 und eine Drossel 32 mit der bei Z eintretenden Zuluft gespeist wird. Das Düse-Prallplat­ te-System steuert in bekannter Weise einen an die Lei­ tung 30 angeschlossenen Verstärker 34, dessen Aus­ trittsleitung 36 über einen Impulsraum 38 zu der den Ausgangsdruck PA abgebenden Ausgangsdruckleitung 40 führt. Ein in den Impulsraum 38 ragender, mit Boden versehener Federbalg 42, der das Meßkraftwandler dient, ist mit dem Vergleichshebel 10 durch einen Übertra­ gungshebel 44 verbunden, wodurch das Hebelsystem ausge­ wogen wird.

In seinem vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläu­ terten Grundaufbau entspricht der Meßumformer gemäß Fig. 1 einem herkömmlichen Meßumformer, wie er in der DE-OS 30 17 321 beschrieben ist, auf die zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise insoweit verwiesen wird. Dasselbe gilt für die Grundform des Meßumformers nach der Erfindung bei den Ausführungsbeispielen gem. Fig. 2 und 3, wobei lediglich in Fig. 2 noch eine Einrichtung 46 zur Regulierung der Nullstellung des Systems wieder­ gegeben ist, die jedoch ebenfalls aus der DE-OS 30 17 321 bekannt und in dieser erläutert ist. Insoweit ent­ spricht der Meßumformer nach den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1, Fig. 2 und 3 also dem Stand der Technik, mit Ausnahme allerdings der Art der Verbindung des Übertragungshebels 44 mit dem Vergleichshebel 10, gem. Fig. 1 und Fig. 3, auf die weiter unten noch eingegan­ gen wird, während bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 eine starr mit dem Boden des Federbalges 42 versehene Balgstange 43 vorgesehen ist.

Erfindungsgemäß ist nun bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine Möglichkeit zur Linearisierung der realen Übertragungsfunktion, die bereits weiter oben definiert wurde, mittels eines Justiervorganges in der Weise, daß sich der Funktionsverlauf einer idealen Geraden erheblich nähert, vorgesehen, daß das krafter­ zeugende Teil für den Meßkraftwandler für die Ausgangs­ größe, nämlich für den Federbalg 42, mit dem Ver­ gleichshebel 10 federnd verbunden ist, und zwar wie folgt: Auf dem Vergleichshebel 10 und gegen diesen verschiebbar ist ein Lagerbock 48 angeordnet. Dieser Lagerbock trägt ein möglichst reibungsarmes Lager 50, auf dem ein Hebelarm 52 gelagert ist, dessen Hebelarm­ achse somit in dem Lager 50 liegt. Am in der Zeichnung gesehen oberen Ende des Hebelarmes 52 befindet sich eine Lagerstelle 54, in die eine Zugfeder 56 eingehängt ist. Das andere Ende der Zugfeder 56 hängt an einer Achse, die in einem Federlager 58 angeordnet ist, wel­ ches sich gegenüber einem Schlitten 60 in Richtung des vertikalen Doppelpfeiles gemäß Fig. 1 bewegen und fixieren läßt. Die Zugfeder 58 kann also mehr oder weniger vorgespannt werden. Der Schlitten 60 seiner­ seits kann gegenüber dem Lagerbock 48 in Richtung des in Fig. 1 horizontal eingezeichneten Doppelpfeiles verschoben und fixiert werden. Am in der Zeichnung gesehen unteren Ende des Hebelarmes 52 ist ein rei­ bungsarmes Drehlager 62 zu erkennen, in dem eine Knick­ achse einer Gelenkverbindung zwischen dem Hebelarm 52 und dem Übertragungshebel 44 liegt. Der Übertragungshe­ bel 44 ist mittels eines reibungsarmen Drehlagers 64 mit dem Federbalgboden des Federbalges 42 verbunden, wobei also in dem Drehlager 64 eine zu der durch das Kreuzfedergelenk 12 definierten Drehachse des Ver­ gleichshebels 44 liegt, die ihrerseits wiederum parallel zu der durch das Drehlager 62 definierten Knickachse zwischen dem Übertragungshebel 44 und dem Hebelarm 52 sowie zu der durch das Lager 50 definierten Hebelarm­ achse liegt. Der Lagerbock 48 ist auf dem Vergleichshe­ bel 10 und der Schlitten 60 ist auf dem Lagerbock 48 so eingestellt, daß das Lager 50 um einen geringen Betrag nach, in der Zeichnung gesehen, links von der Verbin­ dungslinie der Achse des Federlagers 58 mit dem Drehla­ ger 64 abweicht (durch Mittellinien angedeutet), so daß bei einer Abwärtsbewegung des in Fig. 1 gesehen rechts von der Drehachse 12 gelegenen Teiles der Vergleichshe­ bel 10 das Drehlager 62 unter Einknicken des durch den Übertragungshebel 44 und den Hebelarm 52 definierten Hebelgestänges in die in Fig. 1a gezeigte Auslenkstel­ lung bewegt wird.

In der in Fig. 1a gezeigten Stellung des Lagers 50 ist auch der Übertragungshebel 44 gegen den Uhrzeigersinn von der Mittellinie weggedreht. Wenn im Impulsraum 38 ein Druck entsteht, nähert sich der Boden des Federbal­ ges 42 dem Vergleichshebel 10, denn er ist nur federnd mit ihm verbunden. Bei dieser Bewegung des Federbalgbo­ dens dreht sich der Hebelarm 52 im Uhrzeigersinn, der Übertragungshebel 44 hingegen entgegengesetzt zum Uhr­ zeigersinn. Der Betrag der Drehwinkel hängt von den geometrischen Maßen der Hebelanordnung ab, ferner auch von der Vorspannung der Zugfeder 56. Die Bewegung des Federbalgbodens des Federbalges 42 kommt zur Ruhe, wenn die Zugfeder 56, die sich beim Ausschlag des Federbalg­ bodens verlängern muß, genügend stark gespannt ist. Jeder Kraft auf dem Federbalgboden des Federbalges 42 bzw. jedem Druck im Impulsraum 38 entspricht eine be­ stimmte Längung der Zugfeder 106 und ein bestimmter Ausschlag des Übertragungshebels 44 bzw. des Hebelarmes 52. Da der Übertragungshebel 44 sich gegen den Uhrzei­ gersinn dreht, wird das Drehmoment, welches durch den Federbalgboden des Federbalges 42 auf den Vergleichshe­ bel 10 ausgeübt wird, mit steigendem Druck kleiner, denn das Drehlager 62 nähert sich der Drehachse des Vergleichshebels 10, die durch das Kreuzfedergelenk 12 definiert ist.

Selbst wenn der Federbalg 42 eine ausschlagsunabhängige Wirkfläche hätte, würde sich das von ihm auf den Ver­ gleichshebel 10 ausgeübte Drehmoment mit wachsendem Druck im Impulsraum 38 verkleinern, sofern nicht die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kompensationsmaßnahmen vorgesehen wären. Durch Veränderung der Vorspannung der Zugfeder 56 kann der Faktor, um den sich das auf den Vergleichshebel 10 ausgeübte Drehmoment verkleinert, verändert werden. Man verändert die Vorspannung der Zugfeder 106 oder aber die Außermittigkeit des Lagers 50 oder auch beides solange, bis die von der druckab­ hängigen Wirkfläche des Federbalges 42 entstehende Druckabhängigkeit der Übertragungsfunktion möglichst weitgehend kompensiert ist.

Wird der Lagerbock 48 gegen den Schlitten 60 und den Vergleichshebel 10 so verschoben, daß das Lager 50 in Fig. 1 gesehen rechts von der Verbindungslinie zwischen dem Federlager 58 und dem Drehlager 64 zu liegen kommt, so dreht sich bei Druckanstieg im Impulsraum 38 der Übertragungshebel 44 im Uhrzeigersinn, während sich der Hebelarm 52 gegen den Uhrzeigersinn dreht. Hierdurch wird erreicht, daß bei steigendem Ausgangsdruck das Drehmoment auf dem Vergleichshebel 27 vergrößert wird, denn der Abstand des Drehlagers 62 von der Drehachse des Vergleichshebels 10 vergrößert sich. Auch hier kann die Kompensationswirkung durch die Federvorspannung und durch die Veränderung der gegenseitigen Anordnung des Drehlagers 64 und des Lagers 50 solange verändert wer­ den, bis eine optimale Kompensation der Wirkflächenän­ derung oder andere, die Übertragungsfunktion beeinflus­ sende Fehlerursachen erreicht wird. Man kann also mit der vorstehend beschriebenen Anordnung, wie sie Gegen­ stand des Ausführungsbeispieles gem. Fig. 1 ist, reale Übertragungsfunktionen, welche sich zwar beim niedrig­ sten Eingangs- bzw. Ausgangswert und höchsten Eingangs- bzw. Ausgangswert mit der idealen geraden Übertragungs­ funktion schneiden, sonst aber von dieser nach oben oder unten abweichen, linearisieren.

Mit Hilfe der federnden Verbindung zwischen Meßkraft­ wandler und Vergleichshebel 10 können in manchen Fällen Übertragungsfehler kompensiert werden, ohne daß sich die Angriffsradien der Meßkräfte am Vergleichshebel 10 ändern müßte. Hierzu ist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 geeignet. Dabei ist das krafterzeugende Teil des Meßkraftwandlers für die Eingangsgröße, nämlich die Tauch-Ringspule 16, über ein Parallelfedergelenk 66 mit dem Vergleichshebel 10 verbunden. Das Parallelfederge­ lenk 66 ist dabei einerseits an einem Ansatz 68 der Ringspule 16 und andererseits an einem Vorsprung 70 des Vergleichshebels 10 befestigt. Infolge dieser Anordnung wird bei Ausschlag der Ringspule 16 der Angriffsradius der Meßkraft bezüglich des Vergleichshebel 10 kaum verändert. Da die Feldstärke des Magnetfeldes, welches die Ringspule 16 durchflutet, von der geometrischen Lage der Ringspule 16 in bezug auf den Permanentmagne­ ten 24 abhängt und die Meßkraft proportional der Feld­ stärke ist, kann man die Anfangsstellung der Ringspule 16 im Ringspalt 22 so einstellen, daß die Kraft, welche die Ringspule 16 bei ihrem Ausschlag auf dem Ver­ gleichshebel 10 ausübt, mit diesem Ausschlag zunimmt oder abnimmt.

Ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung ist in Fig. 3 wiedergegeben. Hier ist auf dem Vergleichshebel 10 wiederum in Richtung des horizontal gezeichneten Doppelpfeiles hin- und herbeweglich der Lagerbock 48 angeordnet. An dem Lagerbock 48 ist ein Justierblech 72 durch Schweißung befestigt, welches an seinem in der Zeichnung links gezeigten Ende einen senkrecht nach oben zeigenden Schenkel 74 trägt. Auf dem Schenkel 74 ist ein Federblech 76 durch Punkt­ schweißung befestigt, welches an seinem in der Zeich­ nung gesehen unteren Ende über das auch hier vorgese­ hene Lager 62 gelenkig mit dem Übertragungshebel 4 verbunden ist. Der Übertragungshebel 44 wiederum ist mittels des reibungsarmen, z. B. federgelenkartig ausge­ bildeten Drehlagers 64 am Federbalgboden des Federbal­ ges 42 gelagert. Das Federblech 76 verkörpert bei die­ sem Ausführungsbeispiel zugleich den Hebelarm 52 des Ausführungsbeispieles von Fig. 1, ebenso wie die dort vorgesehene Zugfeder 56 bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 in das Federblech 76 integriert ist. Wenn die Mittellinie des Federbleches 76 und die Längsmittel­ achse des Übertragungshebels 44 eine senkrecht nach oben zeigende gerade Linie bilden, dann verhält sich die Anordnung nahezu wie die Anordnung nach dem Stand der Technik mit starrer Verbindung zwischen dem Feder­ rohrboden des Federbalges 42 und dem Vergleichshebel 10. Verkleinert man jedoch durch Biegung des Federble­ ches 76 den Winkel zwischen dem Schenkel 74 und dem angebogenen Schenkel des Justierbleches 72 und/oder verschiebt man gleichzeitig den Lagerbock 48 auf dem Vergleichshebel 10, so wird bei steigendem Luftdruck im Impulsraum 38 das Federblech 76 dergestalt gebogen, daß der Angriffsradius der Druckkraft im Impulsraum 38 am Vergleichshebel 27 kleiner wird (durch Mittellinien angedeutet).

Welchen Betrag diese Verkleinerung hat, hängt davon ab, wie steif das Federblech 76 ist, wie stark der Schenkel 74 gegenüber dem angebogenen Schenkel des Justier­ bleches 72 verbogen ist und um welchen Betrag der Lagerbock 48 gegen den Vergleichshebel 10 verschoben wird. Stellt man mit einer Biegezange zwischen dem Schenkel 84 und dem angeschweißten Schenkel des Ju­ stierbleches 72 einen stumpfen Winkel ein, so nimmt der Angriffsradius der Meßkraft am Vergleichshebel 10 mit dem Druck in dem Impulsraum 38 zu.

Ganz besonders vorteilhaft ist das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel in der hier beschriebenen Form, wobei nämlich das Federblech 76 nicht aus einem einfa­ chen Federband besteht, sondern aus einem Bimetall­ streifen. Hierdurch läßt sich mit der Linearisierungs­ justierung gleichzeitig eine Justierung der Tempera­ turabhängigkeit des Übertragungsfaktors erzielen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfin­ dung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kom­ binationen für die Verwirklichung der Erfindung in ih­ ren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

• Bezugszeichenliste 10 Vergleichshebel
  12 Kreuzfedergelenk
  14 Grundkörper
  16 Ringspule
  18 Leitung
  20 Leitung
  22 Ringspalt
  24 Permanentmagnet
  26 Prallplatte
  2 8 Düse
  30 Leitung
  32 Drossel
  34 Verstärker
  36 Austrittsleitung
  38 Impulsraum
  40 Ausgangsdruckleitung
  42 Federbalg
  43 Balgstange
  44 Übertragungshebel
  46 Einrichtung
  48 Lagerbock
  50 Lagerbock
  52 Hebelarm
  54 Lagerstelle
  56 Zugfeder
  58 Federlager
  60 Schlitten
  62 Drehlager
  64 Drehlager
  66 Parallelfedergelenk
  68 Ansatz
  70 Vorsprung
  72 Justierblech
  74 Schenkel
  76 Federblech

Claims (16)

1. Drehmomentkompensierender Meßumformer, mit einem ersten, ein krafterzeugendes Teil aufweisenden Meß­ kraftwandler für eine Eingangsgröße, einem zweiten, ein krafterzeugendes Teil aufweisenden Meßkraftwandler für eine Ausgangsgröße und einem Vergleichshebel, mittels dessen die an ihm ein Drehmoment erzeugenden Meßkräfte miteinander vergleichbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der krafterzeugenden Teile (16, 42) der beiden Meßkraftwandler federnd mit dem Ver­ gleichshebel (10) verbunden ist.

2. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sich bei Vergrößerung der Meßkraft ein federnd mit dem Vergleichshebel (10) verbundenes krafterzeugen­ des Teil oder beide federnd mit dem Vergleichshebel (10) verbundenen krafterzeugenden Teile (16, 42) dem Vergleichshebel (10) auf einer Bahn nähert bzw. nähern, deren Krümmungsmittelpunkt im wesentlichen auf der Drehachse (12) des Vergleichshebels (10) liegt.

3. Meßumformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich bei Vergrößerung der Meßkraft ein federnd mit dem Vergleichshebel (10) verbundenes krafterzeugendes Teil bzw. beide federnd mit dem Ver­ gleichshebel (10) verbundenen krafterzeugenden Teile (16, 42) dem Vergleichshebel (10) auf einer Bahn nä­ hert bzw. nähern, deren Krümmungsmittelpunkt außerhalb der Drehachse (12) des Vergleichshebels (10) liegt.

4. Meßumformer nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines (16) der krafterzeugenden Teile (16, 42) über eine im we­ sentlichen senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung ver­ laufende und im wesentlichen um eine parallel zur Dreh­ achse (12) des Vergleichshebels liegende Biegeachse verbiegbare Biegefederanordnung oder ein Parallelfeder­ gelenk (66) mit dem Vergleichshebel (10) verbunden ist.

5. Meßumformer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steife der Biegefederanordnung oder des Parallelfedergelenkes (66) einstellbar ist, wie durch Beschleifen in der Breite oder dgl.

6. Meßumformer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Biegefederanordnung oder das Parallelfedergelenk (66) außerhalb einer die Drehachse (12) des Vergleichshebels (10) enthaltenden und senk­ recht zur Bewegungsrichtung des krafterzeugenden Teiles (16) liegenden Ebene angeordnet ist.

7. Meßumformer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Biegefederanordnung bzw. das Parallelfe­ dergelenk (66) bei nicht-linearer Weg/Kraft-Charakte­ ristik eines (16) der krafterzeugenden Teile (16, 44) an einem senkrecht zu einer die Drehachse (12) des Ver­ gleichshebels (10) enthaltenden und im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des krafterzeugenden Teiles (16) liegenden Ebene vorstehenden Vorsprung (70), wie einem ersten Stehbolzen oder dgl., einerseits und einem parallel hierzu verlaufenden Ansatz (68), wie einem zweiten Stehbolzen oder dergleichen, des krafter­ zeugenden Teiles (16) des betreffenden Meßkraftwandlers andererseits angebracht ist.

8. Meßumformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens eines (42) der krafterzeu­ genden Teile (16, 42) über ein Hebelgestänge plus Feder (44, 52, 76) mit dem Vergleichshebel (10) verbunden ist, welches einen an dem betreffenden krafterzeugenden Teil mit zur Drehachse (12) des Vergleichshebels (10) paralleler Schwenkachse (64) angelenkten Übertragungs­ hebel (44) aufweist, mit dessen der Schwenkachse (64) abgewandtem Ende mit zu der Schwenkachse (64) paralle­ ler Knickachse (62) ein Hebelarm (52, 76) gelenkig verbunden ist, der seinerseits über eine Federanordnung (56, 76) auf den Vergleichshebel (10) einwirkt.

9. Meßumformer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steife der Federanordnung (52 plus 56; 76) einstellbar ist, wie durch Veränderung der Federspan­ nung (56) durch Beschleifen der Breite (76) oder dgl.

10. Meßumformer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abstand des Angriffspunktes der Federanordnung (52 plus 56; 76) von der Drehachse (12) des Vergleichshebels (10) einstellbar ist.

11. Meßumformer nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Line­ arisierung der Abstand der Hebelarmachse (50) von der Drehachse (12) des Vergleichshebels (10) einstellbar ist.

12. Meßumformer nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Knickachse (62) wahl­ weise auf der der Drehachse (12) des Vergleichshebels (10) zugekehrten und auf der der Drehachse (12) abge­ kehrten Seite einer die Schwenkachse (64) und die He­ belarmachse (50) aufweisenden Ebene angeordnet werden kann.

13. Meßumformer nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (52) als zweiarmiger Hebel und die Federanordnung als einstell­ bare Zugfeder (56) ausgebildet ist.

14. Meßumformer nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm des Hebelge­ stänges plus Feder zumindest im Bereich seines der Knickachse (62) abgelegenen Endes als an dem Ver­ gleichshebel (10) angreifende Biegefeder (76) ausgebil­ det ist.

15. Meßumformer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Biegefeder als Federblech (76) ausgebildet ist.

16. Meßumformer nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Blatt­ federn (56, 66, 76) zumindest teilweise aus temperatur­ kompensierendem Bimetallmaterial besteht.