DE598969C - Square root gears - Google Patents

Description

Radiziergetriebe Bei technischen Meßinstrumenten, insbesondere Mengenmessern, erweist sich vielfach die Verwendung von Radiziermechanismen als notwendig. Als Hauptvertreter solcher Mechanismen sind Leitkurven, Wälzhebel, profilierte Gefäße, Tauchglocken und Verdränger bekannt. Um gewisse Nachteile dieser Ausführungsarten zu vermeiden, ist man auch zu Hebelmechanismen übergegangen, die aus Kurbel und Pleuelstange bestehen, deren gestreckte Lage (Totpunktlage) die Nullstellung ist. Zur Einleitung der Bewegung aus der Nullage sind besondere Ausklinkv orrichtungen vorgesehen. Aber gerade diese Ausklinkvorrichtungen machen die Vorteile solcher Hebelmechanismen hinfällig, weil sie unliebsame betriebstechnische Nachteile aufweisen, wie Springen der Anzeigevorrichtung beim Anlassen und Messen kleiner Mengen und außerordentliche Empfindlichkeit in der Einstellung (Nullpunktkontrolle), welche das Instrument für praktische Betriebe nicht geeignet erscheinen läßt.Square root gears For technical measuring instruments, especially flow meters, In many cases, the use of square root mechanisms proves to be necessary. as Main representatives of such mechanisms are guide curves, roller levers, profiled vessels, Diving bells and displacers known. To certain disadvantages of these types of construction to avoid, one has also switched to lever mechanisms, which consist of a crank and There are connecting rods whose extended position (dead center position) is the zero position. Special release devices are used to initiate the movement from the zero position intended. But it is precisely these notching devices that have the advantages of such Lever mechanisms are obsolete because they have undesirable operational disadvantages, such as jumping of the display device when starting and measuring small quantities and extraordinary sensitivity in the setting (zero point control), which makes the instrument unsuitable for practical operations.

Im folgenden wird ein Hebelmechanismus besprochen, dem bei einfachster Ausbildung diese Nachteile nicht anhaften.In the following a lever mechanism is discussed, the simplest Training does not adhere to these disadvantages.

Zur Erläuterung ist in Abb. i eine einfache Hebelanordnung dargestellt, bestehend aus der um o schwenkbaren Kurbel a und der Pleuelstange b, deren Länge beispielsweise gleich der des Kurbelarms a sei. Der Endpunktcvon b möge sich bei einem Ausschlag(p der Kurbel a auf der Geraden o-o bewegen. Dann besteht bekanntlich zwischen dem Wegs des Punktes c und dem Kurbelausschlag (p die Beziehung: x - 2 a (i - cos (p) - d p2.For explanation, a simple lever arrangement is shown in Fig. I, consisting of the crank a pivotable about o and the connecting rod b, the length of which is, for example, the same as that of the crank arm a. Let the end point of b move with a deflection (p of the crank a on the straight line oo. Then, as is well known, there is the relationship between the path of the point c and the crank deflection (p: x - 2 a (i - cos (p) - d p2 .

Liegt nun die Anfangslage oder Nullstellung nicht bei p - o, sondern bei p - To, so ist die quadratische Abhängigkeit gestört. In diesem Fall gilt dann gemäß der Eigenart des Mechanismus x-xo-a (rp2-@o2), d. h. die Anzeige (99 =(p,) ist nicht mehr proportional 1/x - xo, wie es für einen brauchbaren, fehlerfreien Radiziermechanismus verlangt werden muß. Wenn man also den Ausschlag @cp-rpo zur Messung heranziehen will, so ist eine Korrektur des Ausschlages(p notwendig. Sie ergibt sich aus dem Vergleich der dem Radiziermechanismus eigenen Beziehung x= x - a (T-9,2) und der für die Messung geforderten x-xo - a (cp-(o2). Die rechten Seiten der Gleichungen unterscheiden sich, wie aus der Entwicklung des Klammerausdruckes hervorgeht, um den Betrag-2arpo (g)-(po). Soll also die gewünschte Gesetzmäßigkeit erreicht werden, so ist dafür zu sorgen, daß der Kurbelausschlag T um den Betrag :2 cpo (gq - p,) kleiner wird, wenn der Endpunkt c von b sich um den Weg x - x, fortbewegt hat. Das kann aber nur dadurch erreicht werden, daß der Endpunkt c von b sich um ein entsprechendes Stück y von der Geraden o-o entfernt (Abb. 2), und zwar nach der dem Ausschlag q7 entgegengesetzten Seite. Dann ist der Winkel y zwischen dieser Kurbelstellung und der Nullstellung ein Maß für den Wert Man kann nun die Größe y für verschiedene Werte x-xo bestimmen und die gefundenen Punkte durch eine Kurve miteinander verbinden. Läßt man dann den Endpunkt c längs dieser Kurve gleiten, so hat man einen exakten Radiziermechanismus. Die Konstruktion dieses Mechanismus erfolgt nun sinngemäß in der Weise, daß man ausgehend von der verlangten allgemeinen Beziehung ay°-k (x-xo), in der k eine Konstante bedeuten möge, zusammengehörige Werte vony und (x - x0) rechnerisch bestimmt (y1, y2, y3, x1 - xo, x@ - xo, xs - x.) und von der gewählten Anfangsstellung (xo, (po) aus (Abb.3) die Werte y1, y2, y3 nacheinander abträgt (Punkte i, 2, 3), alsdann um die Endpunkte i, 2, 3 der Kurbel a mit der Pleuelstange b Kreise i', 2', 3' schlägt. Um den gewählten Anfangspunkt xo beschreibt man nunmehr einen Kreis mit xl-xo bis zum Schnittpunkt i", um i" einen Kreis mit x2 -,r, bis zum Schnitt 2", um diesen wiederum einen Kreis mit z3-x, bis zum Punkt 3" usw. Verbindet man die Punkte xo, i", 2", 3" usw. miteinander, so erkennt man, daß sich diese Kurve sehr angenähert durch einen Kreisbogen ersetzen läßt. Fast vollkommen läßt sich diese Angleichung versuchsmäßig durch passende Wahl der Konstanten k erreichen. In Abb. 2 ist o' der Mittelpunkt dieses Kreisbogens. Verbindet man noch den Endpunkt c der Pleuelstange b durch den Lenker @o mit o', so ist der Ausschlag a dieses Lenkers unmittelbar proportional y2, wie es gefordert ist. Dieser neue Mechanismus ist wegen seiner Einfachheit, Leichtigkeit und Justierfähigkeit anderen Radiziermechanismen überlegen und braucht keine Ausklinkvorrichtung zur Einleitung der Anzeigebewegung.If the starting position or zero position is not at p - o, but at p - To, the quadratic dependency is disturbed. In this case, according to the nature of the mechanism, x-xo-a (rp2- @ o2) applies, ie the display (99 = (p,) is no longer proportional to 1 / x - xo, as it is for a usable, error-free square root mechanism If one wants to use the deflection @ cp-rpo for the measurement, a correction of the deflection (p is necessary. It results from the comparison of the relationship x = x - a (T-9.2 ) and the x-xo - a (cp- (o2) required for the measurement. The right-hand sides of the equations differ, as can be seen from the development of the expression in brackets, by the amount -2arpo (g) - (po) If the desired regularity is achieved, it must be ensured that the crank deflection T is smaller by the amount: 2 cpo (gq - p,) if the end point c of b has moved along the path x - x but can only be achieved if the end point c of b moves away from the straight line oo by a corresponding distance y (Fig. 2), and on the side opposite to the deflection q7. Then the angle y between this crank position and the zero position is a measure of the value You can now determine the quantity y for different values x-xo and connect the points found with one another by means of a curve. If one then lets the end point c slide along this curve, one has an exact square root mechanism. This mechanism is now constructed in such a way that, starting from the required general relationship ay ° -k (x-xo), in which k may mean a constant, values of y and (x - x0) that belong together are determined arithmetically (y1 , y2, y3, x1 - xo, x @ - xo, xs - x.) and from the selected starting position (xo, (po) from (Fig , 3), then around the end points i, 2, 3 of the crank a with the connecting rod b makes circles i ', 2', 3 '. Around the selected starting point xo one now describes a circle with xl-xo up to the intersection point i " , around i "a circle with x2 -, r, up to intersection 2", around this in turn a circle with z3-x, up to point 3 ", etc. If you connect the points xo, i", 2 ", 3", etc. With each other, it can be seen that this curve can be replaced very approximately by an arc of a circle. This approximation can be achieved almost completely in experiments by suitable choice of the constant k. In Fig. 2, o 'is the mean point of this circular arc. If the end point c of the connecting rod b is connected by the link @o with o ', the deflection a of this link is directly proportional to y2, as required. This new mechanism is superior to other erasing mechanisms because of its simplicity, lightness and adjustability and does not need a release device to initiate the display movement.

Will man diesen Mechanismus beispielsweise, um den zeitlichen Verlauf einer Meßgröße zu summieren, mit einer Integriervorrichtung mit Reibradgetriebe kuppeln, bei welchem das Meßrad, welches auf einer Zeitscheibe abrollt, um seinen Radius nach dem Berührungspunkt mit der Zeitscheibe verschwenkt wird, so ist zu beachten, daß zwischen dem Winkel, um den die Achse des Reibrades verschwenkt wird, und der Umdrehungszahl des Reibrades kein linearer Zusammenhang besteht. In Abb.3 ist schematisch das Reibrad d mit seiner Welle e und der Zeitscheibe ü, auf der es abrollt, angegeben. Ist v die Geschwindigkeit der Zeitscheibe am Berührungspunkt mit dem Reibrad, so folgt die Umfangsgeschwindigkeit von d aus dein Geschwindigkeitsplan zu v,t - v sin g7, wenn #q der Winkel ist, um den das Reibrad verschwenkt wurde. Anzustreben ist aber das Gesetz v¢ - v q7, wenn die Kombination zwischen Hebelmechanismus und diesem Zähler brauchbar sein soll. DerUnterschied zwischen sin q7 und q7 ist an sich sehr geringfügig. Für cp = 30° ist er 2 %. Bei unmittelbarer Kupplung der Kurbel a (Abb.2) mit der Welle e (Abb. 3) ist g7 - y. Man kann den obengenannten Fehler dadurch beseitigen, daß man den ursprünglich für das Kurbelgetriebe berechneten Winkel y entsprechend größer wählt, für 7 - 3o° also um 2 0/0. Dadurch erleidet der durch xo, i", 3" (Abb. 2) gelegte Kreisbogen eine geringfügige Veränderung; im übrigen bleibt aber die obige Überlegung bestehen.If one wants to couple this mechanism, for example, in order to add up the time course of a measured variable, with an integrating device with friction gear, in which the measuring wheel, which rolls on a time slice, is pivoted around its radius after the point of contact with the time slice, then it should be noted that that there is no linear relationship between the angle through which the axis of the friction wheel is pivoted and the number of revolutions of the friction wheel. In Fig.3, the friction wheel d is shown schematically with its shaft e and the time slice ü on which it rolls. If v is the speed of the time slice at the point of contact with the friction wheel, then the circumferential speed of d follows your speed plan as v, t - v sin g7, if #q is the angle through which the friction wheel was pivoted. However, the law v ¢ - v q7 should be aimed for if the combination between the lever mechanism and this counter is to be useful. The difference between sin q7 and q7 is very slight in itself. For cp = 30 ° it is 2%. When the crank a ( Fig. 2) is directly coupled to the shaft e (Fig. 3), g7 - y. It can thereby eliminate the above-mentioned errors, that the y originally calculated for the crank angle gear selected correspondingly larger, for 7 - so 3o ° about 2 0/0. As a result, the circular arc laid by xo, i ", 3" (Fig. 2) suffers a slight change; otherwise, however, the above consideration remains.

Die Kombination eines Meßrades d mit der neuen Radiziervorrichtung verdient einer Kombination mit Leitkurve o. dgl. gegenüber den Vorzug, weil sie eine exaktere, genauere Herstellung ermöglicht, da es sich nur um die Herstellung von Hebeln mit fester Länge und Gelenkpunkten (Spitzenlagerung) handelt. Ferner wird bei diesen Vorrichtungen die verlangte Gesetzmäßigkeit gewährleistet, während das bei Leitkurven, die sich mit der Zeit in den meist benutzten Zonen abnutzen, nicht der Fall ist. Bei diesen ist dann selbst eine Eichung zwecklos, da die betreffende Kurve erst wieder justiert werden' muß. Ist die Spitzenlagerung in .den obigen Mechanismen nachstellbar, so werden diese Anstände vermied,en.The combination of a measuring wheel d with the new root extraction device A combination with a guide curve or the like deserves preference over it, because it allows a more exact, more accurate production, since it is only about the production are levers with a fixed length and pivot points (point bearings). Further the required regularity is guaranteed with these devices, while this is the case with guide curves that wear out over time in the most frequently used zones, is not the case. With these, even a calibration is pointless, since the relevant one Curve must first be adjusted again. Is the top storage in the above mechanisms adjustable, these inconveniences are avoided.

Es muß noch bemerkt werden, daß derarti.geHebelmechanismen nur bis zu gewissen Kurbelausschlägen (p verwendbar sind. Denn der Ersatz der Beziehung x - 2 a (i - cos (p) durch x- a q72 ist nur so lange zulässig, als die Werte (i - cos 9) und q722 nicht zu sehr voneinander abweichen. Die obere Grenze dürfte also bei etwa (p - 4o° - 50° liegen.It must also be noted that such lever mechanisms can only be used up to certain crank deflections (p. Because the replacement of the relationship x - 2 a (i - cos (p) by x - a q72 is only permissible as long as the values (i - cos 9) and q722 do not differ too much from one another, so the upper limit should be around (p - 40 ° - 50 °.

Natürlich ist auch eine Kombination dieser Radiziermechanismen mit anderen Anzeigevorrichtungen denkbar, die jedoch, weil sie nichts prinzipiell Neues bieten, nicht weiter aufgeführt werden.Of course, a combination of these root extraction mechanisms is also possible other display devices conceivable, however, because they are not fundamentally new offer, not to be listed further.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Radiziergetriebe mit Kurbel und Pleuelstange, dadurch gekennzeichnet, daß Pleuelstange und Kurbel in der Nullage einen von i8o° abweichenden Winkel bilden und daß .der Endpunkt der Pleuelstange durch einen Lenker längs eines eine Kurve ersetzenden Kreisbogens geführt wird, deren Punkte sich ergeben als Schnittpunkte der bei einzelnen Kurbelwinkeln mit der Pleuelstange um den Kurbelzapfen geschlagenen Kreise und jener Kreise, die entweder mit den Wegen des Endpunktes der Pleuelstange, welche den genannten Kurbelwinkeln nach dem Wurzelgesetz entsprechen, von der Anfangsstellung aus oder mit den zugehörigen Teilstrecken um den jeweils letzten Kurvenpunkt nacheinander geschlagen werden. PATENT CLAIMS: i. Square root gear with crank and connecting rod, characterized in that connecting rod and crank in the zero position one of i8o ° Form a different angle and that .the end point of the connecting rod by a handlebar is guided along an arc replacing a curve, the points of which result as intersections of the individual crank angles with the connecting rod around the crank pin beaten circles and those circles that either go with the ways of the end point of the connecting rod, which corresponds to the crank angles mentioned according to the law of the square root correspond, from the starting position or with the associated partial routes the last curve point in each case can be hit one after the other. 2. Radiziergetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kupplung der Kurbel mit einem Anzeigemechanismus, dessen Anzeige nicht unmittelbar dem Ausschlag der Kurbel proportional, sondern beispielsweise eine Winkelfunktion des Kurbelausschlages ist, .der durch das Wurzelgesetz bestehende Zusammenhang zwischen Kurbelausschlag und Weg des Endpunktes der Pleuelstange dieser Funktion entsprechend korrigiert und demgemäß der Kreisbogen verändert wird. 2. Square root gearing according to claim i, characterized in that when the crank is coupled to a display mechanism, its display is not directly proportional to the deflection of the crank, but for example, an angle function of the crank deflection, .der by the law of the square root Existing relationship between the crank deflection and the path of the end point of the connecting rod This function is corrected accordingly and the arc is changed accordingly. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker durch eine Gleitbahn ersetzt wird, längs welcher der Endpunkt der Pleuelstange geführt wird.3. Apparatus according to claim i and 2, characterized in that the handlebars through a slide is replaced along which the end point of the connecting rod is guided will.