DE1238564B - OEldaempfung fuer schnellschwingende Galvano-meter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl.:

GOIr -1/14

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Deutsche Kl.: 2Ie-1/14

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

Auslegetag:

Ausgabetag:

P 12 38 564.7-35 (S 85681)

14.Juni 1963

13. April 1967

13. Mai 1971

Patentschrift weicht von der Auslegeschrift ab

Die Erfindung bezieht sich auf eine Öldämpfung für als Spulenschwinger ausgebildete Spiegelgalvanometer mit einer in einem Rohrkörper stehenden ölfüllung, die das schwingende System einschließlich des Spiegels umgibt.

Derartige Spiegelgalvanometer sind aus der USA.-Patentschrift 2 596 019 bekannt. Der Gegenstand dieser Patentschrift betrifft jedoch im übrigen einen Galvanometer, dessen Spiegel nicht in die ölfüllung eintaucht, sondern gegenüber dieser mittels einer Sperrflüssigkeit abgetrennt ist. Die Sperrflüssigkeit soll verhindern, daß das Dämpfungsöl in den vom Spiegel eingenommenen Gehäuseteil eintreten kann.

Schnellschwingende Galvanometer, sogenannte Schleifen- bzw. Spulenschwinger, dienen zur Abbildung von schnell veränderlichen elektrischen Vorgängen längs einer Zeitachse auf einem Registrier-. streifen. Die dargestellten Vorgänge werden nur dann exakt wiedergegeben, wenn der Schwinger richtig gedämpft ist und seine Eigenfrequenz erheblich höher liegt als die Frequenz des zu registrierenden Vorganges. Bei Eigenfrequenzen des Schwingers größer als 500 Hz reicht eine elektromagnetische Dämpfung nicht mehr aus, und der Schwinger muß zusätzlich mechanisch gedämpft werden. Dies geschieht bei den im folgenden ausschließlich betrachteten Spulenschwingern üblicherweise durch eine ölrohrdämpfung. Ein Rohr umschließt einen Teil des beweglichen Organs und ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, deren Zähigkeit der angestrebten Grenzfrequenz des Schwingers angepaßt ist. Der Schwingerspiegel wird bei diesen bekannten Galvanometern nicht vom Öl bedeckt. Als Flüssigkeit werden synthetische und Mineralöle verwendet. Die Viskosität von Mineralölen ist jedoch stark abhängig von der Temperatur, so daß die Dämpfung und damit die Wiedergabeeigenschaften des Galvanometers ebenfalls von der Temperatur abhängig werden. Ein besseres Temperaturverhalten zeigen die synthetischen öle, beispielsweise Silikonöl.

Es zeigen sich jedoch bei schnellschwingenden Galvanometern, insbesondere den erwähnten Spulenschwingern, die mit synthetischen in einem das bewegliche System teilweise umfassenden Röhrchen stehenden ölen gedämpft sind, bei höher liegenden Grenzfrequenzen Anomalien, welche die formgetreue Abbildung schnell veränderlicher Vorgänge sehr beeinträchtigen. Bei der Registrierung beispielsweise eines Rechtecksprunges ist in der ansteigenden Flanke noch vor Erreichen der Endamplitude eine starke-Unterschwingung zu beobachten, aus der heraus sich das schwingende System exponentiell der Endlage öldämpfung für schnellschwingende Galvanometer

Patentiert für:

Siemens Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

8000 München 2, Wittelsbachcrplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Paul-Ferd. Müller, 7500 Karlsruhe

nähert. Bei einem normalen Einschwingvorgang mit einem Dämpfungsgrad von α = 0,7 beträgt demgegenüber die an der ansteigenden Flanke auftretende Überschwingung 4,3 °/o des gesamten Ausschlages. Eine gewöhnlich darauf folgende Unterschwingung ist kaum wahrnehmbar. Das anomale Dämpfungsverhalten von schnellschwingenden, mit einem synthetischen öl gedämpften Galvanometern zeigt sich auch im Amplitudenfrequenzgang der Galvanometer. Danach fällt die Amplitude in einem Frequenzbereich von ungefähr 30 bis 60% der Eigenfrequenz des nicht mit öl gedämpften Schwingers erheblich ab. Elektrisch gedämpfte Schwinger, also solche ohne öldämpfung, geben in diesem Frequenzbereich sinusförmige Meßgrößen fehlerfrei wieder. An den beobachteten Amplitudenabfall in dem erwähnten Bereich schließt sich dann eine Resonanzüberhöhung an.

Um die angeführten Anomalien im Dämpfungsverhalten schnellschwingender Spulenschwinger zu beseitigen, wird für deren öldämpfung mit einer in einem Rohrkörper stehenden ölfüllung, die das schwingende System einschließlich des Spiegels umgibt, nach der Erfindung vorgesehen, daß bei schnellschwingenden Galvanometern über das sich aus nicht dämpfungsbedingten Konstruktionsparametern ergebende Maß hinaus zusätzliche Berührungs- bzw. Verdrängungsflächen für das Dämpfungsöl am schwingenden System angeordnet sind und dabei die ölfüllung aus einem synthetischen Öl mit einer Viskosität besteht, die zur Dämpfung des schnellschwingenden Galvanometers ohne die vorerwähnten zusätzlichen Flächen allein nicht ausreicht.

Demgegenüber war bei den bekannten hochfrequenten Spulenschwingern die Dämpfung hauptsächlich durch Erhöhen der Viskosität des Dämp-

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fungsöls eingestellt worden. Dieses Dümpfungstfl befindet sich bei bekannten Schwingern in einem Röhrchen, das einen Teil des beweglichen Systems, nicht jedoch den Schwingerspiegel umgibt.

Beim schnellschwingenden Galvanometer nach der Erfindung wird zur Verbesserung der Dämpfung die Viskosität des synthetischen Dämpfungsöls nicht weiter erhöht. Die Viskosität bleibt vielmehr auf einen Wert eingestellt, der einer Dämpfung des Galvanometers bei einer mittleren Frequenz, beispielsweise K)(K)Hz, entspricht. Eine weitere, bei einer Frequenzerhöhung erforderlich werdende Steigerung der Dämpfung wird beim Galvanometer nach der Erfindung durch eine Vergrößerung der wirksamen Berührungs- bzw. Verdrängungsflächen zwischen dem beweglichen System und dem Dämpfungsöl erreicht.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß mit zunehmender Frequenz die anomalen elastischen Eigenschaften gerade der synthetischen Öle stark anwachsen. Dadurch tritt eine Erhöhung des rückstellenden elastischen Drehmomentes des schwingenden Systems auf, wodurch die Resonanzfrequenz über die Eigenfrequenz des ungedämpften Meßwerkes steigen kann. Dagegen nimmt die dynamische Viskosität des synthetischen Öles mit zunehmender Frequenz des Schwingers, der das Öl auf Scherung beansprucht, ab.

Zur Vergrößerung der Dämpfung wird also bei mit synthetischem Öl gedämpften schncllschwingenden Galvanometern die Viskosität nicht über einen gewissen Wert hinaus eingestellt, weil bei höherviskosen synthetischen Ölen im Gegensatz zum Verhalten normaler Mineralöle und niederviskoser synthetischer Öle die elastischen Eigenschaften des Öles unter Scherbeanspruchung sehr stark ansteigen. Λη Stelle eines höherviskosen Öles wird deshalb ein niederviskoses Öl gewählt und dafür die wirksame Dämpfungsfläche zwischen schwingendem System und dem Öl vergrößert.

Die Erfindung wird an Hand eines in einer Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen hochfrequenten Spulenschwinger. Ein Gehäuse 1, das .'. öldicht ausgeführt ist, hat auf der Vorderseite eine öldicht verschraubte optische Linse 2, durch die ein Lichtstrahl auf einen Schwingcrspiegel 3 fällt und von dort durch die gleiche Linse wieder zurückgeworfen wird. Der Schwingerspiegel 3 ist auf einer

ίο Schwingspule 4 befestigt, die sich im Luftspalt zwischen zwei Polschuhen drehen kann. Einer der Polschuhe 5 ist in tier Schnittzeichnung zu erkennen. An tlen Polschuhen befindet sich eine Ausnehmung 6, um in dem verhältnismäßig engen Luftspalt Platz

is für die Bewegung tics Spiegels zu schaffen. Die Schwingspule 4 ist an zwei Spannbändern 7 und 8 befestigt, die ihrerseits an einem Gestell 9 gelagert sind. Das öldichtc Gehäuse 1, in dem das Gestell 9 eingeschoben ist, wird durch eine Schraube IO nach der Montage mit dem Dämpfungsöl mindestens so weit gefüllt, tlaß auch tier Spiegel 3 von Öl umgeben ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   öldämpfung für als Spulenschwinger ausgebildete Spiegelgalvanometer mit einer in einem Rohrkörper stehenden Ölfüllung, die das schwingende System einschließlich des Spiegels umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß bei schnellschwingenden Galvanometern über das sich nichtdämpfungsbedingten Konstruktionsparametern ergebende Maß hinaus zusätzliche Berührungs- bzw. Verdrängungsflächen für das Dämpfungsöl am schwingenden System angeordnet sind und dabei die Ölfüllung aus einem synthetischen öl mit einer Viskosität besteht, die zur Dämpfung des schnellschwingendcn Galvanometers ohne die vorerwähnten zusätzlichen

   4<> Flächen allein nicht ausreicht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen