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Einrichtung. zur Prüfung magnetischer oder magnetisierbarer Stoffe
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Prüfung magnetisierbarer oder magnetischer
Stoffe in bezug auf ihre Gestalt, ihre Dichte und ihre Zusammensetzung. Die Erfindung
beruht darauf, daß ein magnetisierbarer oder magnetischer Stoff in, die unmittelbare
Nähe eines Elektromagneten, gebracht wird, wodurch eine Änderung der magnetischen
Dichte eintritt. Die Änderung der magnetischen. Dichte ruft eine Änderung des Magnetisierungsstromes
hervor, der dann, gemessen, werden kann und ein Maß für die Eigenschaften. des magnetisierbaren
Stoffes angibt.
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Dieser Messung liegt die Überlegung zugrunde, daß die Änderung der
Feldstärke H im magnetischen Stoff gegenüber der Änderung der Dichte B um so größer
wird, je stärker die magnetische Sättigung ist. Diese Tatsache veranschaulicht Abb.
z. Da nun die Feldstärke H proportional dem Magnetisierungsstrom J ist, so ergibt
sich daraus, daß im Sättigungsgebiet eine kleine Änderung der Dichte B eine große
Änderung des Magnetisierungsstromes J bedingt. Eine kleine Änderung der Dichte,
beispielsweise um den Betrag A B, wird durch Nähern oder Anlegen einer kleinen Menge
magnetisierbaren Stoffes an das Eisen des Elektromagneten, erzielt. Je nach der
Form, der Dichte oder der Menge des magnetisierbaren Stoffes tritt dann eine entsprechende
Änderung von A H und damit eine Änderung des meßbaren Magnetisierungsstromes ein.
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Um besonders kleine magnetische Massen in der angegebenen Weise prüfen,
oder messen zu können, wird gemäß der Erfindung eine Einrichtung benutzt, die aus
zwei in, ihren magnetischen und elektrischen Eigenschaften völlig gleichen Elektromagneten
besteht, die auf ihrem Eisenkern hintereinandergeschaltete Erregerwicklungen und
gegeneinandergeschaltete Entnahmewicklungen besitzen und die nach Nähern, oder Anlegen
des zu untersuchenden magnetischen oder magnetisierbaren Teiles an einen von ihnen
hinsichtlich der Änderung ihrer elektrischen Verhältnisse verglichen werden, indem
der die Entnahmespulen. durchfließende Magnetisierungsstrom bzw. der Spannungsabfall
an einem ihnen, vorgeschalteten. Widerstand gemessen wird. Die Einrichtung ist besonders
zum Prüfen von kleinen Formteilen aus Eisen oder eisenhaltigen Körpern geeignet,
ebenso aber zur Prüfung der Härte von Stahlteilen, insbesondere Stahlspitzen, da
sich mit dem Härtegrad die Dichte des Stahles ändert, und ferner zur Prüfung von
Stoffen auf ihre Reinheit von magnetisierbaren Beimischungen" die insbesondere bei
Kostruktionsteilen für empfindliche Meßinstrumente schädlich sind.
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Die Erregerspulen und die Entnahmespulen
| der Elektromagnete bilden je einen Stromkreis, |
| und die beiden Stromkreise sind so über ein Fein- |
| meßgerät miteinander verbunden, daß im ab- |
| geglichenen Zustand ein durch geeignete |
| messung zu bestimmender Spannungsabfall-. |
| gezeigt wird. Die Lage, die der Instrumentze@; |
| dabei einnimmt, kann etwa dem mittleren Aüs |
| schlag entsprechen und als Nullage verwendet |
| werden, so daß ein Ausschlag nach beiden Seiten |
| möglich ist. |
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung näher
erläutert. Die Zeichnung veranschaulicht in Abb.2 ein Ausführungsbeispiel unter
Verwendung eines Wechselstrommeßgerätes für die Anzeige. Gemäß Abb. 3 kann unter
Anwendung von vorgeschalteten Gleichrichtern auch ein Gleichstrommeßgerät verwendet
werden. Zwei vorzugsweise lamellierte Eisenkerne i und 2 tragen Erregerspulen 3
und 4, die in gleichem Sinn von einem einer Wechselstromquelle 5 entnommenen Strom
durchflossen werden und hintereinandergeschaltet sind. In die eine Zuleitung zu
den Spulen ist ein Ohmscher Widerstand 6 eingeschaltet.
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Auf den Kernen i und 2 sind ferner zwei Entnahmespulen 7 und 8 angeordnet,
die gegeneinandergeschaltet sind, so daß in ihnen gegeneinanderwirkende Ströme induziert
werden. Der Stromkreis dieser Spulen ist über einen Widerstand 9 geschlossen. Der
Widerstand 9 ist als Schiebewiderstand ausgebildet. Der eine Endpunkt des Widerstandes
6 ist mit einem entsprechenden Endpunkt des Widerstandes 9 verbunden. Der andere
Endpunkt des Widerstandes 6 ist mit dem Schieber des Widerstandes 9 verbunden. In
dieser Verbindungsleitung liegt ein, Galvanometer io.
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Bei eingeschaltetem Erregerstromkreis wird in dem Ohmschen Widerstand
6 ein Spannungsabfall hervorgerufen, der dem Erregerstrom proportional ist. Infolge
der Reihenschaltung der Spulen 3 und 4 werden die Kerne = und 2 gleichsinnig magnetisiert.
An jeder Spule entsteht dann ebenfalls ein bestimmter Spannungsabfall. Durch den
mittels der Spulen 3 und 4 erzeugten Kraftfluß wird' in den Spulen 7 und 8, da sie
gegeneinandergeschaltet sind, je eine gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete
EMK induziert. Da die an den Spulen 7 und 8 entstehenden Spannungen ebenfalls gleich
groß sind, so heben sich zwischen, den Spulen die Spannungen auf. In dem Galvanometer
io wird dann nur ein dem Spannungsabfall am Widerstand 6 entsprechender Betrag angezeigt.
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Nähert man den magnetisierten Eisenkernen i und 2 zwei magnetisierbare
oder magnetische Teile ii und 12, beispielsweise in Gestalt gehärteter Lagerspitzen,
so wird die Stromaufnahme in den Spulen 3 und 4 geringer, der durch den Widerstand
6 fließende Strom nimmt also ab, und entsprechend geht auch der Spannungsabfall
am Widerstand 6 zurück. Da aber die Netzspannung gleichbleibend ist, steigen die
..Spannungen an den Spulen 3 und 4 an, während ',*die Ohmschen Spannungsabfälle
in diesen Spun mit dem Magnetisierungsstrom fallen. Da-;'gegen steigen die EMKK
in den Spulen 3 und 4, =^da die Gesamtspannung an den Spulen 3 und 4 infolge des
gesunkenen Spannungsabfalles am Widerstand 6 gestiegen ist. Wegen des symmetrischen
Aufbaues und der völligen Abgleichung wird aber am Gesamtverhältnis nichts geändert,
werm auch die beiden Eisenkörper ix und 12 völlig gleich sind, da dann auch die
Entnahmespulen 7 und 8 völlig symmetrische Änderungen erfahren und am Widerstand
9 ein dem Spannungsabfall am Widerstand 6 entsprechender Zustand eingestellt werden
kann.
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Wird dagegen nur ein Eisenkörper, beispielsweise die Spitze ii, dem
Kern i genähert, so treten zwar im Erregerstromkreis ähnliche Verhältnisse auf,
wie eben geschildert, jedoch ist die EMK infolge Zunahme der magnetisierbaren Masse
am Kern i in der Spule 3 größer als in der Spule 4. Somit wird auch die in der Spule
7 induzierte EMK größer sein als die in der Spule B. Es tritt dann am Widerstand
9 eine Spannung auf, die je nach der Anschaltung des Galvanometers io den bereits
durch den Spannungsabfall am Widerstand 6 bestehenden Ausschlag vergrößert oder
verkleinert.
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Bringt man an den Kern 2 die Spitze 12 heran, deren Eigenschaften
nach Magnetisierfähigkeit, Härte oder Gestalt bekannt sind, so würde bei Fehlen
der Spitze ii ein umgekehrter Ausschlag gegenüber dem eben geschilderten Vorgang
stattfinden. Werden dagegen beide Spitzen an die Kerne i und 2 herangebracht und
weicht die Spitze ix von der in ihren Eigenschaften bekannten Spitze 12, die als
normal angesehen werden soll, ab, so entsteht ein Ausschlagsunterschied am Galvanometer
io, der ein Maß für die Magnetisierbarkeit der Spitze il bietet. Durch den Schiebewiderstand
9 kann der Ausschlagswert vor Heranbringen der zu prüfenden Spitze ii oder einer
anderen Masse geregelt werden.
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Will man, für die Anzeige ein Gleichstrom-Drehspulmeßgerät benutzen,
so wird, wie in Abb.3 gezeigt, eine Gleichrichteranordnung nach der Grätzschen Schaltung
vorgesehen. Der an den Enden des Widerstandes 6 entnommene Wechselstrom, der durch
den Spannungsabfall in diesem Widerstand entsteht, wird einer Gleichrichteranordnung
13 und der den Ausgangsklemmen der Spulen '7 und 8 entnommene Wechselstrom
einer Gleichrichteranordnung 14 zugeführt. Die Gleichrichter sind untereinander
in der dargestellten Weise verbunden, und zwischen ihnen ist ein Gleichspannungsfeinmesser
15 angeordnet. Durch besondere Gestaltung der Kerne und Anordnung der Spulen, auf
deren
völlige Gleichheit untereinander und elektrische Abgleichung
es in erster Linie ankommt, kann eine sehr große Empfindlichkeit der Anzeige' erreicht
werden, so daß bereits äußerst geringe Unterschiede in, der Beschaffenheit zweier
verschiedener Prüflinge an sich gleicher Art festgestellt werden, können.