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Mittels strömender Medien angetriebener Drehkraftverstärker für Meßinstrumente
Die Erfindung betrifft Drehkraftverstärker, die mittels strömender Medien angetrieben
werden und zur Verstärkung der Verstellkräfte von Meßinstruinenten dienen.
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Es ist bekannt, ein strömendes Medium von einem Druckmesser mit Membran
aus derart zu beeinflussen, daß eine größere oder kleinere Menge des strömenden
Mediums in einen Zylinder mit Kolben eintritt; dadurch stellt sich in dein genannten
Zylinder ein höherer oder geringerer Druck ein, der durch ein iNIanoineter gemessen
werden kann. Dieser Druck kann bei geeigneter Wahl des Druckes des strömenden Mediums
sehr viel höher sein als der auf die erwähnte Membran ausgeübte zu messende Druck.
Eine derartige Vorrichtung arbeitet aber nicht genügend zuverlässig, weil der in
dem Druckzylinder angeordnete Kollsc!ii gut abdichten muß, so daß dementsprechend
beim Arbeiten der Vorrichtung Reibung entsteht. Wenn es sich jedoch um die Verstärkung
von an sich kleinen Bewegungen eines hleßinstrumentes handelt, so müssen die Reibungskräfte
gering gehalten werden. Die geringen Impulse des Meßinstrumentes erfordern somit
ein leichtes, sauberes Ansprechen der Verstärkungsvorrichtung. Wenn in dieser größere
Reibungskräfte auftreten, könnte es vorkommen, daß geringe Schwankungen in der Anzeige
des Meßinstrumentes durch den Verstärker nicht weitergegeben werden.
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Diese Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung bei einem mittels
strömender Medien angetriebenen Drehkraftverstärker zur Verstärkung der Verstellkräfte
von Meßinstrumenten dadurch vermieden, daß als Kraftverstärker ein durch das strömende
Medium, vorzugsweise Druckluft, angetriebenes Flügelrad benutzt wird, das mit dem
auf Zustandsänderungen ansprechenden Meßwerk in kraftschlüssiger Verbindung steht.
Durch die Verwendung des Flügelrades als Cbertragungsmittel werden unerwünschte
Reibungskräfte so gut wie völlig ausgeschaltLt, denn das Flügelrad kann praktisch
reibungslos gelagert «-erden.
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bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Flügelrad
exzentrisch an einer drehbaren, mit der Anzeigevorrichtung verbundenen Scheibe angeordnet,
'zu der ein das strömende TTedium zuführender, von dem Meßwerk gesteuerter Verteiler
konzentrisch gelagert ist. Dabei folgt das Flügelrad mit seiner Tragscheibe der
durch das lleßsystem hervorgerufenen Bewegung des Verteilers. Dieser Verteiler sendet
vorzt;gsweise zwei konstante Strahlen des benutzten
Mediums aus,
die beide das Flügelrad beeinflussen. Die Entfernung der Austrittsöffnungen für
die beiden Strahlen ist, etwas kleiner als der Durchmesser des Flügel=. rades.
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Die Verwendung von Steuerstrahlen ist an sich bekannt, jedoch handelt
es sich bei deal bekannten Anordnungen um den Gedanken, zwei Luftströmungen in ihrer
Stärke zu verändern, derart, daß sie in einer Kammer nach Art eines Ringzylinders
ein anzeigendes Glied in eine verschiedene Winkellage bringen, je nachdem, auf «-elche
Seite des Anzeigegliedes der stärkere oder schwächere Luftstrom einwirkt. Die Veränderung
der Luftstromstärke geschieht dabei durch eine Art Ventil mit sich erweiternden
Schlitzen o. dgl. Demgegenüber w=erden nach der Erfindung konstante Luftstrahlen
verwendet, die von einem beweglichen Verteiler ausgehen. Es ergibt sich dadurch
insbesondere der Vorteil, daß der neue Kraftverstärker für Instrumente geeignet
ist, bei denen der Zeiger mehrere volle Umdrehungen ausführt.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in Anwendung auf einen
Höhenmesser veranschaulicht; es zeigt Fig. i einen Längsschnitt eines Ansführungsbeispieles,
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i, rig. 3 eine Einzelansicht
in größerem Maßstab gemäß Fig. i von oben nach unten gesehen und Fig.4 eine Einzelansicht
eines Teils eines anderen Ausführungsbeispiels.
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In 1# ig. i bedeutet 4 das Gehäuse eines Höhenmessers. Das Innere
des Gehäuses ist durch eine Platte 6 in eine Hinter- und eine Vorderkammer geteilt.
In- der Vorderkammer, die in Fig. i rechts liegt, ruht eine Aneroidkapsel 7 auf
einem Halter 8, der seinerseits auf einer Befestigungsplatte 9 angeordnet ist. Durch
einen Anschlußnippel 1o gelangt der zu messende Druck in die.Kamirrer.
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In der Vorderkammer befindet sich ferner eine Schwingwelle i i, die
in den Platten 6 und 9 gelagert ist und durch die Aneroidkapsel über einen Lenker
12 gedreht wird, von dem das eine Ende an einem von der Schwingwelle getragenen
Arm 13 und das andere an einem vom druckempfindlichen Teil 7 getragenen Lappen 14
drehbar befestigt ist. Ein auf der Schwingwelle i i angeordnetes Zahnsegment 15
kämmt mit einem Triebrad 16, das von einer in der Platte gelagerten Welle
17 getragen wird, die bei einer Bewegung der Schwingwelle i i durch das Zahnsegment
i 5 und das Triebrad 16 in der einen oder in der anderen Richtung gedreht wird.
Die Drehung der Welle 17 bewirkt durch die weiter unten beschriebenen Mittel die
Drehung einer zweiten Welle 18, .llie ebenfalls in den Platten 6 und 9 gelagert
und die zwei Zeiger i9 und 20 verstellt. Lkr Antrieb der Zeiger erfolgt über ein
L'ntersetzungsgetriebe 22, bestehend aus den Rädern 23, 24., 25,:26. Um das
Spiel zwischen der Welle 17 und der Schwingwelle zi auszugleichen, ist eine Haarfeder
30 vorgesehen, die an der Welle 17 und an einem Stift 31
befestigt
ist.
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Gemäß der Erfindung sind neuartige Mittel vorgesehen, um eine zusätzliche
von einer äußeren Kraftquelle gelieferte Kraft in das Instrument einzuführen und
zur Vergrößerung des an der umlaufenden Welle 17 zur Verfügung stehenden Drehmomentes
derart zu benutzen, daß das Drehmoment an den Wellen 27 und 28 so vergrößert wird,
daß diese zur Steuerung von Hilfsvorrichtungen (s. Fig..I) entsprechend den auf
die Aneroidkapsel7 wirkenden Kräften benutzt werden können. Die Zeiger i9 und 2o
können in diesem Fall weggelassen und die Wellen 27 und 28 unmittelbar mit Teilen
der zu steuernden Hilfsvorrichtung verbunden werden. Die Zeiger igund 2o können
aber auch selbst zur Steuerung solcher Hilfsvorrichtungen verwendet werden.
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Der Drehkraftverstärker ist in der Hinterkammer des Gehäuses .4 angeordnet.
Gemäß Fig. i ist konzentrisch zu der Welle 17 ein Planetenradgetriebe angeordnet,
das bei Drehung dieser Welle mittelbar in Tätigkeit gesetzt wird. Das Planetenradgetriebe
besteht aus einem großen Zahnrad 32, das an der Platte 6. befestigt ist. Mit diesem
Zahnrad 32 kämmt ein kleines Triebrad 33, das auf einer Welle 34 sitzt, die in einer
beweglichen Platte 3.5 und in einem von dieser Platte getragenen Halter 36 gelagert
ist. Die Drehung des Triebrades 33 wird durch ein Zahnrädergetriebe bewirkt, das
aus einem Zahnrad 3; besteht, welches mit einem Triebrad 38
kämmt, das gleichzeitig
mit einem Zahnrad 39 angetrieben wird, das seinerseits mit einem Triebrad 4.o kämmt,
das seinen Antrieb von einem Flügelrad.4i erhält. Das Zahnrädergetriebe ist zwischen
der Platte 35 und einer Platte .1.2 angeordnet. Diese Platten sind in einem gewissen
Abstand voneinander durch Stangen .a.3 und .44 gehalten und <furch Schrauben
.45 und 46 miteinander verbunden. Eine an der Platte 35 befestigte -Nabe 47 ist
durch ein Kugellager :4 auf einer zweiten _Nabe 4.8 gelagert, die aus einem Stück
mit dein großen Außenzahnrad 32 besteht. An der \ abe .I7 ist ein Sonnenrad 5o befestigt,
das finit einem voll der Welle 18 getragenen Triebrad ; i kämmt.
Es
ist nun leicht ersichtlich, daß, wenn das Flügelrad in weiter unten näher zu erläuternder
Weise angetrieben wird, das Triebrad 38 das Zahnrad 37 und dieses wiederum das Triebrad
33 antreibt. Da das große Zahnrad 32 auf der Platte 6 befestigt ist, so bewirkt
eine Drehung des Triebrades 33, daß die ganze Platte 35 sich um die Nabe.48 auf
dem Kugellager 49 dreht. Dies hat zur Folge, daß das Sonnenrad 5o das Triebrad 51
und somit auch die Welle 18 antreibt, die dann die Zeiger i9 und 2o über die Zahnräder
23, 24., 25 und 26 verstellt.
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Zum Antrieb des Flügelrades .I1 dient ein Verteiler 52, der auf der
Welle 17 gelagert ist. Der Verteiler ist als Kegelstumpf oder Hohlkegel ausgebildet,
dessen Grundfläche bis auf zwei Öffnungen 53 und 54 geschlossen ist. Bei der Drehung
des Verteilers wird die eine oder andere der Öffnungen 53 und 54. dem Flügelrad.Ii
gegenüber in eine solche Stellung gebracht, daß Luft, die in das offene Ende des
Verteilers durch einen in der Rückwand des Gehäuses 4 vorgesehenen Nippel 55 in
der durch die Pfeile a, b und c gezeigten Weise eingeführt wird, das Flügelrad antreibt.
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Die Platte 35 ist mit einem Gegengewicht 56 versehen, um das Gewicht
des Zahnrädergetriebes um die Achse der Welle 17 und der Nabe .I8 auszugleichen.
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Um zu verhindern, daß der Verteiler 52 über eine Stellung hinaus bewegt
wird, in der beide Öffnungen oder Düsen 53 und 5.4 unwirksam wären, sind zwei Anschläge
58 und 59 vorgesehen, die von dem oberen erweiterten Teil der Platte 35 getragen
werden. Diese Anschläge arbeiten mit einem Stift 6o, der am Umfang des Verteilers,
und zwar zwischen den Öffnungen 53 und 5:1. angeordriet ist, zusammen.
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Bei Drehung der den Luftverteiler 52 tragenden Welle 17 wird das Flügelrad
41 in einer solchen Richtung in Drehung versetzt, claß das Planetengetriebe dem
Verteiler mit einer genau synchronen Winkelbewegung folgt, und die Welle 18 hierdurch
synchron mit der Bewegung des Verteilers 52, aber mit einem Drehmoment, das größer
als das Drehinoinent der Welle 17 ist, angetrieben. Die Cbersetzung des Zahnrädergetriebes
und des Planetengetriebes soll so gewählt werden, daß die Geschwindigkeit der Welle
18 dieselbe ist wie die der Welle 17.
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Mit 61 ist eine im oberen Teil der Hinterkammer vorgesehene Öffnung
bezeichnet, über die die in die Kammer eingeführte Luft entweichen kann. Für das
Wesen der Erfindung ist es einerlei, auf welche Weise die Druckluft erzeugt wird
und wie sie über den Stutzen 55 in den Verteiler gelangt. Da das Innere der Hinterkammer
unter Druck steht, ist es erforderlich, daß die Platte 6 mit dem Gehäuse q. luftdicht
abschließt, um zu vermeiden, daß Druckluft aus der Hinterkammer in die Vorderkammer,
in der die Aneroidkapsel angeordnet ist, gelangt.
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Fig. 4 zeigt die Nutzbarmachung der vorliegenden Erfindung zur Steuerung
der Luftzuführung, beispielsweise zu einem Auflader; zu diesem Zweck ist die Welle
27 mit einem Drosselventi162 verbunden, das je nach seiner Stellung die einen Luftkanal
oder ein Luftzuführungsrohr63 durchströmendeL uftmenge verändert.