DE7603577U1

DE7603577U1 - Messwertgeber fuer einen wegfuehler

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Publication number: DE7603577U1
Application number: DE19767603577
Authority: DE
Original assignee: HEINRICH KUEBLER-IMPULSGERAETEBAU 6931 ZWINGENBERG
Current assignee: HEINRICH KUEBLER-IMPULSGERAETEBAU 6931 ZWINGENBERG
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1976-02-07
Publication date: 1977-02-17
Also published as: DE2604894A1; BR7601195A

Description

Mein Zeichen: P 35 91 ο

Heinrich Kubier, Impulsgerätebau, 6931 Zwingenberg / Neckar

Kohlstatterfeld 17

Meßwertgeber für einen Wegfühler

Die Erfindung betrifft einen Meßwertgeber für einen Wegfühler mit einer flachen geraden Trägerleiste aus Isoliermaterial, mit mehreren Schutzgasschaltern, die einander gleichen und jeweils aus einem in ein langgestrecktes Röhrchen mit Ableitungen an beiden Röhrchenenden eingeschmolzenen, magnetisch betätigbaren Schaltelement be- f stehen und die auf der Vorderseite der Trägerleiste achsparallel zueinander aufgereiht sind, mit mehreren Widerstandselementen, die einander äußerlich gleichen und jeweils aus einem langgestreckten Widerstandskörper mit Ableitungen an beiden Enden bestehen, achsparallel zueinander auf der Trägerleiste aufgereiht sind und kürzer als die Schutzgasschalter sind, mit einer auf der Trägerleiste verlegten Meßleitung und mit einem permamentmagnetisierten . Schaltmagneten, der parallel zur Trä-

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gerleistenlängsachse entlang der Schutzgasschalterreihe beweglich geführt ist.

Bei einem aus der USA Patentschrift 3 377 537 bekannten Meßwertgeber dieser Art erstrecken sich die Röhrchen, bezogen auf ihre Längsachsen senkrecht zur Trägerleistenlängsachse und der Schaltmagnet ist ein Stabmagnet, der parallel zur Längsachse der Röhrchen magnetisiert ist. Für eine einwandfreie Funkt ion muß der Stabmagnet immer mit der gleichen .Intensitäl/ieines Magnetfeldes auf die Schalterreihe einwirken und aus diesem Grunde ist er bei diesem bekannten Meßwertgeber auf einem Träger montiert,der seinerseits auf der Trägerleiste verdrehungssicher geführt ist.

Diese Verdrehungssicherung überflüssig zu machen, ist Aufgabe der Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist ,daß der Schaltmagnet rotationssymmetrisch magnetisiert ist und mit der Symmetrieachse seiner Magnetisierung parallel zur Trägerleistenlängsachse orientiert geführt und um seine Symmetrieachse gegenüber der Trägerleiste frei drehbar ist. Die Verdrehungssieherung wird nach der Erfindung entbehrlich, weil das von dem Schaltmagneten ausgehende Magnetfeld, unabhängig von der jeweiligen Drehstellung, bezogen auf die Symmetrieachse, immer das gleiche bleibt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schaltmagnet ein Ring, der auf seinem ganzen Umfang mit einheitlicher Flußrichtung a.'ial magnetisiert ist und über die Trägerleiste gestülpt ist.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Schaltmagnet ein Ring, der auf seinem ganzen Umfang mit einheitlicher Flußrich tung axial magnetisiert ist und über 'die Trägerleiste gestülpt ist.

Bei Meßwertgebern nach der Erfindung ändert sich der abgegebene Meßwert stufenweise mit dem Betätigen der einzelnen Schalter in Abhängigkeit von der Bewegung des Schaltmagneten. Aufgabe einer Weiterbildung der Erfindung ist es, diese stufen möglichst klein zu machen, damit sich die Meßwertausgäbe möglichst weitgehend einer kontinuierlichen Meßwertausgabe annähert. Diese Weiterbildung ist

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dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzgasschalter, bezogen auf die Längsachse der Röhrchen schräg zur Trägerleistenlängsachse dicht nebeneinander und einander mit ihren Röhrchen in Richtung der Trägerleistenlängsachse überlappend aufgereiht sind.

Die nach der genannten Weiterbildung extrem dichte Anordnung der Schutzgasschalter erfordert auch eine entsprechend gedrängte Unterbringung der Widerstandselemente und das geschieht zweckmäßig dadurch, daß die Widerstandselemente, bezogen auf die Längsachsen der langgestreckten Widerstandskörper, schräg zur Trägerleistenlängsachse und vollständig innerhalb der von den Schutzgasschaltern eingenommenen Kontur auf der Rückseite der Trägerleiste angeordnet sind.

Die Feldstärke des magnetischen Feldes ist nicht kritisch, es empfiehlt sich aber eine derartige Bemessung des Schaltmagneten, daß dieser in jeder Funktionsstellung entlang der Schutzgasschalterreihe mindestens auf einen dieser Schutzgasschalter betätigend einwirkt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Widerstand sich bei Bewegung des Schaltmagneten in kleinen Stufen ändert und nicht etwa zwischendurch Extremwerte annimmt, was der Fall wäre, wenn in einer Funktionsstellung des Schaltmagneten überhaupt kein Schutzgasschalter betätigt werden würde. Das könnte man zwar bei der Auswertung der ausgegebenen Meßwerte mit elektronischen Mitteln ausgleichen, aber die angegebene Bemessung des Schaltmagneten macht den damit verbundenen Aufwand mit einfachen Mitteln entbehrlich.

Bs empfiehlt sich, die Widerstands-werte der Widerstandskörper gleich groß zu bemessen, dann ändert sich der Meßwert von Schutzgasschalter zu Schutzgasschalter jeweils um gleiche Stufen und der Meßwert ist bei gleichmäßiger Anordnung der Schutzgasschalter linear vom Weg des Schaltmagneten abhängig. Natürlich kann man ,wenn man eine unlineare Meßwertabhängigkeit wünscht, die Widerstandswerte der Widerstandskörper auch entsprechend unterschiedlich bemessen.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

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In der Zeichnung zeigt:

Figur 1

Figur 2
Figur 3
Figur 4

Figur 5
Figur 6
Figur 7

Figur 8

einen Meßwertgeber nach der Erfindung, ausgestattet als Füllstandsfühler, teilweise geschnitten,

ein elektrisches Ersatzschaltbild zu Figur 1, den Querschnitt III - III aus Figur 1,

den Meßwertgeber aus Figur 1 von der Rückseite betrachtet, ebenfalls teilweise geschnitten,

die Trägerleiste aus Figur 4 noch einmal unbeschaltet herausgezeichnet,

den Ringmagneten aus Figur 1 perspektivisch mit angedeuteten magnetischen Kraftlinien,

in entsprechender Darstellung wie in Figur 6 einen Ringmagneten, der Verwendung finden kann anstelle des nach Figur 1 in diesem Meßwertgeber vorgesehenen Ringmagneten, und

ein zweites Ausführungsbeispiel eines Meßwertgebers nach der Erfindung, ausgestattet als Strömungsfühler .

In Figur 1 ist mit 1 ein flüssigkeitsdichtes Rohr aus Kupfer oder einem anderen, nicht magnetisierbaren Material, zum Beispiel Edelstahl, Messing oder Kunststoff, bezeichnet, über das ein ringförmig ausgebildeter schwimmkörper 2 gestülpt ist, in dem als Schaltmagnet ein ringförmiger Permanentmagnet 3 untergebracht ist. Der Permanentmagnet 3 ist ebenso wie der schwimmkörper 2 rotationssymmetrisch zur Achse 64 des Rohres 1 ausgebildet. Der Schwimmkörper 2 ist zusammen mit dem innerhalb des Schwimmkörpers fest montierten Permanentmagneten 3 frei um die Achse 64 drehbar und entlang de··. Rohre a 1 verschieblich. Der Permanentmagnet 3 ist zur Achse 64 rotations-

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symmetrisch radial magnetisiert, wie dies aus Figur 6 ersichtlich ist. In Figur 6 sind nur die in der Zeichenebene gelegenen Kraft« ; linien ausschnittsweise angedeutet. j

Der Schwimmkörper 2 folgt den Bewegungen des Spiegels 11 einer Flüs- ;j sigkeit, in die das Rohr 1 eingetaucht ist, und wird dabei durch das A Rohr 1 geführt. Zwischen dem Rohr 1 und dem Schwimmkörper 2 besteht dafür ausreichendes Spiel 12. \

i Xn dem Rohr 1 ist eine flache gerade Trägerleiste io aus elektrisch \

isolierendem Kunststoff untergebracht und befestigt, an der eine j

Vielzahl von Schutzgasschaltern 4 angeordnet ist, die zusammen die f

Schalterreihe 14 bilden. Außerdem sind ebensoviele ohm'sche Wider- '■

Standskörper 5 auf der Trägerleiste Io angeordnet, die zusammen die ' Widerstandsreihenschaltung 15 bilden.

Die Schutzgasschalter 4 sind unter sich gleich und bestehen jeweils aus einem in ein langgestrecktes Glasröhrchen 26 mit Ableitungen 65, 66 an beiden Röhrchenenden eingeschmolzenen magnetisch betätigbaren schaltelement 67. Die Schaltelemente 67 sind Schließerschalter, die normalerweise geöffnet sind und hinter der Einwirkung eines magnetischen Kraftfeldes geschlossen werden können. Das Glasröhrchen 26 ist mit Schutzgas gefüllt. Die. Schutzgasschalter erstrecken sich alle, bezogen auf die Längsachse 27 ihrer Röhrchen, parallel zueinander und im spitzen Winkel 69 von etwa 3o° zur Achse 64, die mit der Längsachse der Trägerleiste zusammenfällt. Die Cchutzgasschalter sind mit ihren Röhrchen einander überlappend dicht an dicht angeordnet, so dicht, wie es aus Toleranzgründen im Zuge einer rationellen Mengenfertigung ohne Schwierigkeiten möglich ist, also mit nur einem geringen toleranzbedingten Zwischenraum, und liegen nebeneinander auf der dem Beschauer von Figur τ zugekehrten Vorderseite 7o der Trägerleiste« Die Trägerleiste io ist auf ihrer Rückseite 71, wie aus Figur 5 ersichtlich, mit einer Meßleitung 19 und Verbindungsleitungen 72 belegt, die aus Kupferfolie bestehen. Die Trägerleiste ist auf der Höhe der Kupferfolie gelocht. Eine Lochreihe mit paarweise angeordneten Löchern 77, 78 erstreckt sich dicht entlang der ersten Rarides 73p eine zweite Lochreihe mit dem Loch 79 erstreckt sich dicht ent-

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lang dem zweiten Rand·* 75? und eine dritte LQqhreihe mit dem Loch 76 erstreckt sich im mittlren Bereich. Das, Lochmuster aus den Löchern 76» 77» 78^ 79 wiederholt sich periodisch einmal £Ur jeden Schutzgasschalter. _ri„- <■· .' ""'' ·,./ ·

Auf der RUckseite 71 sind, wie aus Figur;,4 ersichtlich, innerhalb der durch die in Figur 4 durch die strichpunktierte Linie 20 umrissenen Kontur der Schutzgasschalter Widerstandselemente 80 montiert, die einander äußerlich gleichen und jeweils aus einem langgestreckten Widerstandskörper mit zwei Ableitungen 81, 82 an beiden Enden bestehen. Diese Widerstandselemente sind mit der Achse 83 ihrer Widerstandskörper parallel zueinander und im Winkel 84 von etwa 33° zur Achse 64 angeordnet. Die Ableitungen der Widerstandselemente und Schutzgasschalter sind durch die Löcher gesteckt. Durch das Loch 77

ist die Ableitung 81 gesteckt, durch das Loch 76 ist· die Ableitung Jj 82 gesteckt, durch das Loch 78 ist die Ableitung 66 gesteckt und durch*';' das Loch 79 ist die Ableitung 65 gesteckt. Die Ableitungen sind an ; der Stelle, an der sie durchgesteckt sind, immer mit der Meßleitung 19 beziehungsweise Verbindungsleitung 72 verlötet. In entsprechender Weise sind alle Schutzgasschalter und alle Widerstände eingelötet.

An die oberste Verbindungsleitung 72 ist die Anschlußleitung 17 ange- ,: schlossen, an die Meßleitung 19 ist die Anschlußleitung 85 angeschlossen und an die unterste Verbindungsleitung, ist, wie aus • Figur 1 ersichtlich, eine weitere Anschlußleitung 16 .. angeschlossen. Diese drei Anschlußleitungen 16, 17 und 85 sind abgedichtet in einem Zuleitungskabel 6 zusammengefaßt aus dem Rohr 1 herausgeführt zu dem Anzeigeinstrument 7 geführt. An das Anzeigeinstrument 7 ist eine Stromquelle 22 angeschlossen, eine Wechselstromoder eine Gleichstromquelle, vorzugsweise eine Gleichstromquelle. Das Anzeigeinstrument 7 ist so geschaltet, daß es den an den Anschlußleitungen 16 und 85 abgegriffenen Widerstandswert anzeigt. Das geschieht nach dem in Figur 2 dargestellten Ersatzschaltbild. Die durch die Widerstände gebildete Reihenschaltung ist in Figur 2 mit 28 bezeichnet. Ein jeweils geschlossener Schatzgasschalter bildet einen Abgriff 86, der über die Anschlußleitung 85 an dem Anzeigeinstrument 7 liegt. Das eine Ende der Widerstandsreihenschaltung 28 wird mit der Anschlußleitung 16 abgegriffen, die ebenfalls an dem Meßgerät und am einen Pol der Gleichspannungsquelle 22 liegt.

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ν Das andere Ende der Widerstandsreihenschaltung wird von der Anschlußleitung 17 abgegriffen, die am anderen Pol der Gleichspannungs· quelle liegt» Das Gerät wird ein» und ausgeschaltet durch einen Schalter 9, der durch die Handhabe 87 betätigt werden kann.

Je nach der Höhenlage des Schwimmkörpers 2 gegenüber dem Rohr 1 sind andere schutzgasschalter geschlossen, und zwar ist mindestens in jeder Funktionsstellung des Schwimmkörpers einer der Schutzgasschalter geschlossen, lediglich wenn der schwimmkörper 2 mit dem ■ Magneten über das obere Ende der Schutzgasschalterreihe und über &as untere Ende der Schutzgasschalterreihe hinausgefahren ist, dann

_;; sind alle Schutzgasschalter offen. Der jeweils zuoberst gelegene geschlossene schutzgasschalter bestimmt den mit dem Anzeigeinstru-

' ment 7 abgegriffenen Widerstandswert.

Bemerkenswert ist, daß durch die besondere räumliche Anordnung der Schutzgasschalter einerseits und der Widerstandselemente andererseits die ganze Anordnung auf der Trägerleiste außerordentlich gedrängt ist, so daß sie in einem engen Rohr 1 Platz findet und auch eine sehr feinstufige Widerstandsmessung beziehungsweise Wegmessung gestattet. Die Trägerleiste Io kann für die Fertigung in großen Stangen fix und fertig beschaltet bereitgestellt werden, von denen dann benötigte stücke abgetrennt werden.

Bei dem Ringmagneten 3 ändert sich durch die radiale Magnetisierung in der Höhenmitte 88 die Feldrichtung. Die Folge ist, daß oberhalb dieser Höhenmitte 88 und unterhalb dieser Höhenmitte 88 Schutzgasschalter betätigt werden, wenn sie in diesen Bereich geraten. Das führt aber nicht zu Fehlmessungen, weil für die Anzeige, wenn mehr als ein schutzgasschalter geschlossen ist, der jeweils zuoberst gelegene maßgebend ist. Bei einem radial magnetisierten Ringmagneten empfiehlt es sich, die Magnetisierung so zu wählen, daß durch die oberhalb der Höhenmitte gelegenen Feldanteile zur Zeit mindestens immer ein Schutzgasschalter geschlossen ist - entsprechendes gilt dann natürlich auch für die unterhalb der Höhenmitte 88 gelegenen FeIdariteile.

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In Abänderung des Ausführungsbeispiels nach Figur 1 bis 6 kann anstelle des Kingmagneten 3 der Ringmagnet 9o eingesetzt sein, aev geometrisch genauso bemessen ist, jedoch anders magnetisiert ist, und zwar, wie aus Figur 7 ersichtlich, in axialer Richtung. Auch der Ringmagnet aus Figur 7 ist rotationssymmetrisch zur Achse 911 die im Einbauzustand mit der Achse 64 zusammenfällt, magnetisiert und ausgebildet. Bei axialer Magnetisierung kehrt sich der Magnetfluß im Zentrum nicht um und deshalb genügt es für einen kontinuierlichen Schaltverlauf, durch geeignete Bemessung der Magnetisierung sicherzustellen, daß in jeder Funktionsstellung des Magneten 9o immer mindestens ein Schutzgasschalter geschlossen ist, das heißt also, ein Schutzgasschalter erst öffnet, nachdem der nächste bereits geschlossen ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 8 ist das Rohr 31 genauso ausgebildet wie das Rohr 1 aus Figur 1 und auch genaiiso mit einer wie beim ersten Äusführungsbeispiel beschalteten Trägerleiste ausgestattet. Das Zuleitungskabel 56 entspricht dem Zuleitungskabel 6 und führt an ein nicht dargestelltes Anzeigeinstrument, das dem Anzeigeinstrument 7 entspricht. Abgesehen von dem Schwimmkörper 2, der in Figur 8 fehlt, sind die bis jetzt beschriebenen Teile aus Figur 8 genauso wie das Ausführungsbeispiel aus Figur 1 ausgeführt.

Neben dem Rohr 1 erstreckt sich koaxial zu diesem eine von Flüssigkeit durchströmte Rohrleitung 32 aus nicht magnetisierbarem Material, zum Beispiel aus Glas. In der Rohrleitung ist ein Schwebekörper 3o angeordnet, der seine Höhenlage entlang des Meßweges in Richtung des Doppelpfeils 34 in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit der durch die Rohrleitung 32 strömenden Flüssigkeit ändert. Der Schwebekörper 3o ist rotationssymmetrisch zur Achse 35 ausgebildet und weist in rotationssymmetrischer Anordnung einen stabförmigen Permanentmagneten 33 auf, der kreisrunden Querschnitt hat und in axialer Richtung magnetisiert ist, so daß sich ein rotationssymmetrisches Magnetfeld ergibt, von dem nmr die in der Zeichenebene gelegenen Feldlinien 36 in der Zeichnung angedeutet sind. Diese

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Feldlinien durchsetzen in Abhängigkeit von der Höhenlage des Schwebekörpers die innerhalb des Rohres 31 untergebrachte Schalterreihe, so daß, wie im Text zu Figur 1 erläutert, der am Anzeige Instrument angezeigte Widerstandswert der Höhenlage des Schwebekörpers 30 entspricht. Es ist in jeder Funktionsstellung des Schwebekörpers immer mindestens einer der Schutzgasschalter aus dem Rohr 31 geschlossen.

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Claims

ANSPRÜCHE

mit einer flachen geraden Trägerleiste aus Isoliermaterial,

mit mehreren Schutzgasschaltern,

■ ' die einander gleichen und jeweils aus einem, in ein langgestrecktes Röhrchen mit Ableitungen an beiden Röhrchenenden eingeschmolzenen, magnetisch betätigbaren Schaltelement bestehen

und die auf der Vorderseite der Trägerleiste achsparallel zueinander aufgereiht sind

mit mehreren Widerstandselementen,

die einander äußerlich gleichen und jeweils aus einem langgestreckten Widerstandskörper mit Ableitungen an beiden Enden bestehen,

achsparallel zueinander auf der Trägerleiste aufgereiht sind, und kurzer als die Schutzgasschalter sind,

mit einer auf der Trägerleiste verlegten Meßleitung,

und mit einem permanentmagnetisierten Schaltmagneten, der parallel zur Trägerleistenlängsachse entlang der Schutzgasschalterreihe beweglich geführt ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Schaltmagnet ( 3 ) rotationssymmetrisch magnetisiert ist und mit der Symmetrieachse ( 64 ) seiner Magnetisierung parallel zur Trägerleistenachse ( 64 ) orientiert geführt und um seine Symmetrieachse gegenüber der Trägerleiste frei drehbar ist.

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2. Meßwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltmagnet ( 3 ) ein Ring ist, der auf seinem ganzen Umfang mit einheitlicher Flußrichtung radial magnetisiert ist und über die Trägerleiste ( io ) gestülpt ist.
3. Meßwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltmagnet ( 9o ) ein Ring ist, der auf seinem ganzen Umfang in einheitlicher Flußrichtung axial magnetisiert ist und über die Trägerleiste gestülpt ist.
4. Meßwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzgasschalter ( 4 ), bezogen auf die Längsachse ( 65 ) der Röhrchen ( 26 ) schräg zur Trägerleistenlängsachse ( 64 ) dicht nebeneinander und einander mit ihren Röhrchen in Richtung der Trägerleistenlängsachse überlappend aufgereiht sind.
5. Meßwertgeber nach Anspruch 1 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandselemente ( 8o ) bezogen auf die Längsachsen ( 83 ) der langgestreckten Widerstandskörper schräg zur Trägerleistenlängsachse ( 64 ) und vollständig innerhalb der von den Schutzgasschaltern ( 4 ) eingenommenen Kontur auf der Rückseite ( 71 ) der Trägerleiste ( 1o ) angeordnet sind.
6. Meßwertgeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung des Schaltmagneten, daß dieser in jeder Funktionsstellung entlang der Schutzgasschalterreihe mindestens auf einen dieser Schutzgasschalter betätigend einwirkt.

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