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Röhrenfeder fUr Druckmesser und ähnliehe Geräte und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Für die in der Industrie gebrauchten Druckmesser, Fernthermometer und ähnliehe Messgeräte werden fast allgemein Röhrenfedern mit elliptischem Querschnitt benutzt, die meist zu einem Bogen geformt sind. Häufig stehen diese Rohre unter erheblichem Drucke, der in gleicher Weise die Versclussstücke an den Enden des Rohrbogens, wie auch die Rohrwand längs jener beiden Erzeugenden gefährdet.
, die von den Enden der grossen Achse des elliptischen Zylinders bestimmt sind, den das Rohr vor der Biegung zum Bogen bildet. Diese der inneren oder der äusseren Rohrform angepassten Verschlussstücke sind mit den Rohrenden durch bei verhältnismässig niedriger Temperatur durchgeführte Schmelzlötung. meist Zinnlötung befestigt.
Für den vorliegenden Zweck ist diese Verlötung, trotzdem gewöhnlieh Riffeln an der Beriihrungsstelle der Versehlussstücke angebracht sind, mangelhaft, da sie dem im Rohrinneren herrschenden Druck
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mit Silber oder Kupfer. Doch auch solche Lötungen können dort nicht vorgenommen werden, weil die Temperatur, auf welche die Enden des Rohres zu bringen wären, desse Elastizität beträchtlich herabsetzen und damit die Genauigkeit der Zeigerbewegung ändern würde. Auf verschiedene Weise wurde versucht. die Undichtigkeitsverluste zu vermeiden und trotzdem die Elastizität der Röhrenfeder zu wahren, doch ist dies bis jetzt nicht gelungen.
Durch die Bauart der Röhrenfeder und das Herstellungsverfahren nach der Erfindung sind diese Nachteile vollkommen vermieden. Bei einer Röhrenfeder nach der Erfindung können deren Enden. ohne Änderung der Elastizität der Feder, sowohl durch autogene Schweissung wie durch Silber-oder Zinnlötung verschmolzen werden. Erfindungsgemäss ist nämlich die aus einem Stück hergestellte Röhrellfeder
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am Ende der Fortsätze auftretende Hitze die Elastizität und die Härte der Feder nicht beeinträchtigen kann. Bei solcher Ausbildung der Feder kann man den Abschluss-oder Anschlussrohren den kleinstmöglichen Durchmesser geben, und, da die Kraft, die die Verschlussstücke fortzudrücken sucht, der Fläche
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mieden, auch wenn, z.
B. bei Fernmessgeräten, das dünne Verbindungsrohr zwischen der Röhrenfeder und dem Raum, dessen Druck oder Temperatur gemessen werden soll, von grosser Länge ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Röhrenfeder und schliesslich die Art ihrer Befestigung im Gehäuse des Messgerätes, die, bedingt durch die besondere Ausbildung der Rohrenden. welche infolge ihrer Schwächung leicht deformiert würden, und, um das für die Rohrelastizität und die Härte der Feder ungünstige Einlöten zu vermeiden, wesentlich ist.
In der Zeichnung sind Fig. 1-21 schematische Darstellungen der aufeinanderfolgenden Stufen des Verfahrens zur Herstellung der Röhrenfeder und von Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens : Fig. 22 und 23 zeigen einen Druckmesser in Draufsicht bzw. Schnitt mit eingebauter Röhrenfeder.
Das zylindrische Metallrohr 1 nach Fig. 1 wird zuerst an einem Ende gestreckt (Fig. 2). wodurch ein biegsamer Rohrteil a von kleinem Durchmesser entsteht. In das Innere des Teiles A wird ein langgestreckter Kern B von beliebiger, vorzugsweise zylindrischer Form eingeführt, dessen Ende b das Ende des Teiles A am Übergang zum Teil a berührt. Der Kern kann z. B. aus Metall oder einem Drahtbündel bestehen. Das so vorbereitete Rohr wird auf eine Ziehbank mit Zieheisen gebracht, die der Querschnittsform entsprechen, die das Rohr erhalten soll. Diese Querschnittsform ist bei Rohren für Druckmesser gewöhnlich elliptisch.
Durch das Ziehen erhält man ein Rohr nach Fig. 3, das aus dem zylindrischen Teil ! besteht, dessen Durchmesser dem Ausgangsdurehmesser entspricht, aus dem zylindrischen Teil a von kleinerem Durchmesser und aus dem beide Teile verbindenden Teil A1 von elliptischem Querschnitt, in dem sich der durch das Ziehen umgeformte Kern B befindet. Hierauf wird der noch vorhandene zylindrische Teil A mit zylindrischen Zieheisen gezogen und es entsteht ein Rohr A2 von beliebig kleinem Durchmesser, wie Fig. 4 und 5 im Längsschnitt durch die grosse und durch die kleine Achse des elliptischen Teiles A zeigen.
Der Teil Al kann an einem oder an beiden Enden in einer Erweiterung.. 13 von meist zylindrischem Querschnitte enden (Fig. 6), welche die Befestigung des Rohrbogens Al im Gehäuse ermöglicht oder erleichtert und zu diesem Zwecke, bei entsprechender Bauart des Messgerätes, mit Aussen- gewinde versehen sein kann.
Die in Fig. 7,8 und 9 (letztere eine Draufsicht zu Fig. 8) dargestellten Formen werden in der zuvor beschriebenen ähnlicher Weise auf der Ziehbank hergestellt.
Der in den Teil Al des Rohres eingeführte Kern kann nicht immer daraus entfernt werden, was aber in den meisten Fällen von Vorteil ist, da der Kern den hohlen Innenraum des Rohres verkleinert
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und die Herstellung des Bogens erleichtert. Naturgemäss ist der Kernquerschnitt so bemessen, dass er zwar die Herstellung der Röhrenfeder ermöglicht, aber das Rohr nie vollkommen schliesst, sondern der Flüssigkeit, deren Druck gemessen werden soll, den Durchtritt ermöglicht. Soll hingegen kein Kern im Rohr bleiben, dann kann der feste Kern in bekannter Weise durch eine aus dem Rohre leicht entfernbare Flüssigkeit, z. B. Wasser, oder durch einen pulverförmigen Stoff, z. B. feinen Sand, ersetzt werden.
Röhrenfedern von elliptischem Querschnitt sind manchmal, vor allem, wenn es sieh um sehr hohe Drücke handelt, nachteilig, da die hohen Drücke das Rohr ausbiegen oder gar nach den beiden Erzeugenden. die durch die Enden A. und C der grossen Achse der Querschnittsellipse (Fig.] 0) gehen, zum Platzen bringen
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in ein zylindrisches Rohr C vom ursprünglichen oder von geringerem Durchmesser endet.
Das so erhaltene Rohr setzt sich demnach aus einem engen, kreisförmigen Teil a. dem elliptischen Teil-11, der auch den Kern B enthält und die eigentliche Röhrenfeder bildet, dem engen, zur Leitung des dem zu messenden Drucke ausgesetzten Stoffes dienenden Teile 12 und dem grösseren Durchmesser aufweisenden Teile C zusammen, der in jenes Mittel reicht, dessen Druck gemessen werden soll. Diese Verbindung des Rohrbogens Al durch das enge Rohr 12 mit dem zylindrischen Teil C dient z. B. zur Herstellung von metallischen Fernthermometern, die auf der Ausdehnung von Flüssigkeiten, z. B. Quecksilber beruhen, oder durch die Spannung von gesättigten Dämpfen wirken.
In diesem Falle dient das Rohr 4'-mit geringem Durch- messer als Übertragungsrohr (Leitungsrohr) vom Orte. dessen Temperatur zu bestimmen ist, bis zu jenem, an welchem die zu bestimmende Temperatur beobachtet werden soll. Das Gefäss C zur Aufnahme der thermometrischen Substanz ist somit ganz aus Stahl und ohne jede Lötstelle herstellbar, so dass z. B. auch Quecksilber, das mit Ausnahme von Stahl alle gebräuchlichen Metalle angreift, ohne weiteres verwendet werden kann. Da das Rohr auf seiner ganzen Länge keine Lötstelle aufweist, können auch keine Verluste der verwendeten Flüssigkeit oder ihrer Dämpfe auftreten.
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Druck, z. B. mittels einer hydraulischen Presse bewirkt, sowohl bei der Herstellung mit als auch ohne Kern.
Hiebei wird ein Ende des zylindrischen Rohres J durch einen zylindrischen Pfropfen E (Fig. 15) abgeschlossen und der Kern B oder eine Flüssigkeit durch das andere, offene Ende des Rohres A ein-
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Das derart vorbereitete Rohr A wird nun in einen Hohlzylinder G (Fig. 16) eingeführt, dessen Inneres mit einer hydraulischen Presse in Verbindung steht.
Um unerwünschte Verformungen des Rohres 1 zu vermeiden, kann es von einem zylindrischen Rohre H mit mehreren Öffnungen umgeben sein, dessen
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anzeiger der Presse, der zunächst beständig steigenden Druck anzeigt. in auffälliger Weise abfällt, was dann der Fall ist. wenn sieh das Rohr A unter der Wirkung des Pressendruckes abgeflacht hat, wobei es sieh der Form des festen oder flüssigen Kernes gewissermassen angepasst hat. Das Sinken des Druckanzeigers zeigt derart das Ende des Formvorganges an. Vorteilhaft wird aber etwa der vom Druckanzeiger angegebene mittlere Druck noch durch einige Zeit aufrechterhalten.
Soll an Stelle einer einzigen Röhrenfeder eine Reihe solcher von gleichen Abmessungen hergestellt werden, dann wird ähnlich wie zuvor das Rohr A auf einer Seite durch einen eingelöteten Pfropfen E dicht abgeschlossen (Fig. 17). Hierauf werden der Reihe nach abwechselnd Kerne Ll. Zp..... (oder Flüssigkeitsmengen) und Pfropfen MI,}. M..... in solcher Anzahl eingeführt, bis das andere Rohrende erreicht ist, das nun durch einen gleichfalls eingelöteten Pfropfen 0 abgeschlossen wird.
Wird nun das so vorbereitete Rohr in den Stahlzylinder G (Fig. 18) eingeführt und das darin befindliehe Druckwasser. wie zuvor, ständig zunehmendem Drucke ausgesetzt, dann werden schliesslich alle Zwischenräume V-, A', N3 .... des Rohres A in der gewünschten Weise gleichzeitig geformt (Fig. 19).
Durch Verwendung von mehreren, untereinander in leitender Verbindung stehenden Zylindern (r kann in einem Arbeitsgange und auf kaltem Wege eine grosse Anzahl Röhrenfedern von gleicher oder ungleicher Länge hergestellt werden. Es ist dann nur mehr nötig, die Rohre A an den zwischen den Räumen N1, N2 .... befindlichen Stellen zu zersägen und die zylindrischen Enden jedes der so erhaltenen Abschnitte zu einem engen Rohre zu strecken, um Federn zu erhalten, deren jede an beiden Enden mit dünnen, rohrförmigen Fortsätzen versehen ist. Auch ist es möglich. viele Federn auf einmal beträchtlich
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schneller und vollkommener als auf der Ziehbank mittels hydraulischen Druckes herzustellen. Zu diesem Zweck wird das anfangs zylindrische Rohr in Stücke unterteilt, deren jedes zunächst nach Fig. 2 geformt wird.
Wie zuvor erläutert, wird das Ende des dünnen Fortsatzes a jedes Rohres verschlossen und durch jedes offene Ende ein Kern, z. B. aus Metall, einem plastischen Stoffe, einem Drahtbündel oder aus Stahlbändern, oder eine Flüssigkeit eingeführt, je nach der besonderen Beschaffenheit der zu bildenden Röhrenfeder. Hierauf werden die Einführungsöffnungen aller Röhren durch Ziehen auf geringeren Durchmesser verengt, worauf die Luft aus dem Rohrinneren entfernt werden kann (was aber nicht unbedingt erforderlieh ist), und die anderen Rohrenden abgeschlossen werden.
Nunmehr wird der gewünschte Röhrenquerschnitt vorgebildet, indem das zu formende Rohr einmal leicht durch das Zieheisen einer Ziehbank gezogen wird, damit das hierauf mittels hydraulischer Pressung erzeugte Profil gegen die durch den Ziehvorgang festgelegte Durchmesserebene symmetrisch liege. Soll etwa eine Feder von hyperbolischem
Querschnitte mit einem Kern hergestellt werden, dann erhält der Kern die Form eines flachen Streifens von rechteckigem Querschnitt, der in das Rohr eingeschoben wird. Nun wird das Rohr einmal leicht durch die Ziehbank geführt, so dass das Zieheisen zwei leichte Vertiefungen parallel zur Mittelebene des Kernes hinterlässt.
Für die Formung von hyperbolischen Federn ohne Kern genügt es, dass die beiden Vertiefungen im Rohr mit den Erzeugenden eines beliebigen Achsenschnittes zusammenfallen. Alle so behandelten Rohre werden hierauf in einen Behälter eingeschlossen, der dem hydraulischen Pressdruck standhält, z. B. in einen Zylinder G nach Fig. 16. Durch den ausgeübten Druck erfahren alle Rohre die gewünschte Verformung. Der soeben beschriebene Vorgang ist zur Herstellung von Röhrenfedern bekannter Ausführung, z. B. nach Bourdon, wie auch von solchen geeignet, deren beide Enden dünne, rohrförmige Fortsätze aufweisen.
Die nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren hergestellten Rohre werden nun über Formkörper gerollt, um ringförmig zu Röhrenfedern gebogen zu werden, wie in den Fig. 13,14, 20 und 21 dargestellt ist. Die beiden verengten Enden p, p1 der Feder können hiebei verschiedene Längen und Durchmesser aufweisen ; auch können die Federn zylindrische Endteile p2 aufweisen, welche den Zusammenbau des Messgerätes erleichtern. Diese Federn können zu einfach oder mehrfach gewundenen, ebenen oder schraubenförmigen Spiralen, wie auch parabolisch usw. geformt werden.
Bei Federn nach der Erfindung können Flüssigkeits-oder Dampfverluste und die dadurch verur- sachten Messfehler infolge Lösens der Einspannung an den Röhrenenden oder durch fehlerhafte Lötstellen nicht auftreten, da sich die Verschluss-oder Anschlussstelle in Abstand von dem der Messung dienenden Rohre befindet und durch Einbringen einer nur kleinen Menge von Löt- oder Schweissmetall in einen der engen Fortsätze der Feder verschlossen wird. Die wirksame Druckkraft an der Versehlussstelle, die z.
B. einen Querschnitt von 0'2 mm ? aufweist, ist gegenüber jener auf das Abschlussstück einer bis nun gebräuchlichen, elliptischen Röhrenfeder vom Normalquersehnitt von 48'75 mm2 auf etwa 11m ver- mindert. Überdies befinden sich die Lot-oder Schweissstellen zum Abschlüsse der Feder oder zu deren Anschluss an ein Leitungsrohr im Abstand von dem wirksamen Teile der Feder, so dass die elastischen Eigenschaften dieses Teiles durch den Einfluss der Hitze beim Löten oder Schweissen nicht beeinträchtigt werden.
Ebenso wie bei der Herstellung der Federn nach der Erfindung zwecks Erhaltung ihrer Elastizität und ihrer an allen Stellen gleichen Härte, ist auch beim Einbau einer Feder in das Messgerät jede Erhitzung zu vermeiden, weshalb hiebei kein Löt- oder Schweissverfahren, bei welchem das Rohr erhitzt würde, zur Anwendung gelangen darf. Zur Befestigung der Feder werden zweckmässig die durch Ziehen hergestellten Erweiterungen A3 (Fig. 6 und 9) oder p2 (Fig. 14,20 und 21) herangezogen, die z. B. zylindrisch und mit Gewinde versehen oder prismatisch ausgebildet sind.
Zur Befestigung der Feder im Gehäuse dienen jedoch vorzugsweise Paare nachgiebiger Klemmbacken M, deren jede eine dem einzuklemmenden Röhrenteile angepasste Ausnehmung aufweist, und die durch Schrauben V (Fig. 22 und 23) gegeneinander gepresst werden. Die Klemmbacken sind hiebei vorteilhaft auf einer Platte P angeordnet, die mit zwei oder drei kleinen Löchern versehen ist, so dass sie mit dem Gehäuse durch Bolzen verbunden werden kann, die am Gehäuse angelötet oder auf andere Weise daran befestigt sind.
Die Löcher der Platte P, wie auch der Sitz des Zapfens m der Platte sind zweckmässig als Langlöcher ausgebildet, deren Längsrichtung tangential zu Kreisen um die Zeigerachse Cl verläuft, so dass im Falle einer nicht zu grossen Deformation der Feder das Baekenpaar M verstellt und damit die Feder eingestellt werden kann, wobei das freie Ende der Feder ohne Austausch des Lenkers B in seine ursprüngliche Stellung zurückgebracht wird. Der Lenker B ist mit der Feder durch ein Gelenk I verbunden, das an einem durch eine Schraube V1 zusammengehaltenen, dem Backenpaar Af ähnlichen Baekenpaar 1111 befestigt ist, welches jedoch nicht auf einer Grundplatte angeordnet ist.
Anderseits ist der Lenker B gelenkig mit dem Ende a ; eines Hebels x, y von veränderlicher Länge und dieser Hebel durch eine Schraube K lösbar mit dem Fortsatze eines Zahnbogens s verbunden. Diese Anordnung ermöglicht jederzeit die Regelung der Federstellung, unabhängig von der Ausbildung des Federträgers.
Um den Lenker B genau in seine ursprüngliche Stellung zurückführen zu können, ohne die Teilung des Gerätes ändern zu müssen, sind auf dem Boden des Gehäuses zwei Bolzen befestigt, deren mit
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tangential zu einem Kreise um die Zeigerachse C1 verläuft. so dass nach Lockern der Muttern, weiche die Platte p am Gehäuse befestigen, und Verdrehen der Platte dem Lenker B jene Stellung wieder
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PATENT-ANSPRÜCHE: 1. Röhrenfeder für Druckmesser und ähnliche Geräte, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Ende
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