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Einstellbares Kontaktthermometer
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein einstellbares Kontaktthermometer mit einem Gefäss samt Kapillarrohr, welches als mit einem Kontakt in leitender Verbindung stehendes, elektrisch gut leitendes flüssiges Temperaturfühlermedium bei Normaltemperatur flüssiges Metall, vorzugsweise Quecksilber, enthält. Derartige Kontaktthermometer sind bekannt und es ist auch bekannt, in dem Kapillarrohr einen über einen Schleifer mit dem zweiten Kontakt der Stromzuleitung in leitender Verbindung stehenden Metallteil anzuordnen, welcher von aussen mittels eines entlang des Kapillarrohres verschiebbaren Magneten entlang einerThermometerskala verstellbar ist.
Gemäss einer bekannten Konstruktion ist dieser Metallteil von einer im Kapillarrohr gleitenden Metallhülse gebildet, doch erfordert diese bekannte Konstruktion relativ viel Platz, welcher häufig gerade dort, wo Kontaktthermometer zur Anwendung kommen, also beispielsweise in elektrischen Maschinen od. dgl., nicht zur Verfügung steht.
Gemäss einer bekannten Konstruktion wird ein mit dem zweiten Kontakt der Stromzuführung verbundenes Stäbchen mittels eines Drehmagnete längs einer Gewindespindel bewegt, welche von einem wendelförmig gewundenen Draht gebildet ist. Eine derartige Konstruktion erfordert ebenfalls einen grossen Platzbedarf und ist überdies viel zu kompliziert und störungsanfällig. Wenn man versucht, die Abmessungen des Kontaktthermometers klein zu halten, um mit dem geringen zur Verfügung stehenden Raum das Auslangen zu finden, so stellt sich der Nachteil ein, dass die Einstellung des Kontaktthermometers nur sehr ungenau erfolgen kann, da die Ablesung des eingestellten Wertes infolge der Kleinheit der Anordnung auf Schwierigkeiten stösst.
Es ist auch eine Konstruktion bekannt, bei welcher die Veränderung der Lage des Quecksilberfadens gegenüber feststehenden Elektroden ausgenützt wird, um die Kapazität eines Schwingkreises zu verändern.
Eine derartige Konstruktion besitzt den Nachteil, dass die Genauigkeit der Anordnung von der Konstanz der übrigen Schwingkreiselemente abhängig ist, und dass überdies die vom Schwingkreis abgegebene Steuerleistung meist zu gering ist, um einen Schaltvorgang ohne Zwischenschaltung von Verstärkern auslösen zu können. Es erfordert daher eine derartige Einrichtung ebenfalls einen erheblichen Aufwand.
Gegenüber diesen bekannten Konstruktionen ist die erfindungsgemässe Konstruktion im wesentlichen gekennzeichnet durch die kreisbogenförmige Ausbildung des Kapillarrohres in einer zur Achse des Gefässes senkrechten Ebene, weiters durch einen entlang des Kapillarrohres verschiebbaren Magneten und durch eine über dem Metallfaden angeordnete, zur Ablesung geeignete, mit dem Magneten zusammen verstellbare Lupe, wobei die Lupe und der Magnet um eine Achse schwenkbar sind, welche durch den Kreisbogenmittelpunkt des zur Führung des Metallfadens dienenden Kapillarrohres geht.
Durch die kreisbogenförmige Ausbildung des Kapillarrohres in einer zur Achse des Vorratsgefässes für das Quecksilber senkrechten Ebene wird eine gedrungene Bauweise des Kontaktthermometers erzielt, so dass es auch dort verwendet werden kann, wo die Anordnung von Kontaktthermometern aus Platzmangel bisher auf Schwierigkeiten stiess. Insbesondere war dies bei Kunststoffpresswerkzeugen, elektrischen Maschinen usw. der Fall. Trotz der gedrungenen Bauweise des erfindungsgemässen Kontaktthermometers wird jedoch eine sichere Ablesung des eingestellten Temperaturwertes, bei welchem die Kontaktgabe erfolgen soll, durch die mit dem Magneten zusammen verstellbare Lupe erzielt, wobei durch die gemeinsame Verstellung von Lupe und Magnet gesichert wird, da die Lupe dem Magnet und damit dem zu beobachtenden Metallfadenende lau-
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fend nachgeführt wird.
Die Anordnung der Schwenkachse für die Lupe und den Magnet derart, dass sie durch den Kreisbogenmittelpunkt des zur Führung des Metallfadens dienenden Kapillarrohres geht, sichert eine ständig gleichbleibende relative Lage der Lupe bzw. des Magneten zum Querschnitt des kreisbogenförmig gekrümmten Kapillarrohres. Die kreisbogenförmige Ausbildung des Kapillarrohres sichert ihrerseits eine i einfache und präzise gemeinsame Führung des Magneten und der Lupe entlang der Bahn des Rohres, wenn gemäss der Erfindung der Magnet und die Lupe um eine gemeinsam schwenkbare Achse drehbar sind, wel- che durch den Mittelpunkt des Kreisbogens verläuft. Das Kapillarrohr kann als Gas-, Metall-oder Kunst- stoffrohr ausgebildet sein.
Als Temperaturfühlermedium wird vorzugsweise Quecksilber verwendet, je- doch kann auch Gallium verwendet werden.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Kontaktthermometers besieht neben seiner universel- len Verwendbarkeit darin, dass der Stromdurchgang unmittelbar durch das Temperaturfühlermedium er- folgt. Dieser Strom kann ohne weiteres der Steuerstrom eines Relais oder sonstigen elektrischen Schalters sein, so dass das Relais od. dgl. an das Kontaktthermometer unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung von Verstärkern od. dgl. angeschaltet werden kann. Das in den Stromkreis eingeschaltete Relais od. dgl. kann beispielsweise eine elektrische bzw. Gas- oder Dampfheizung oder-kühlung aus-oder einschalten, wodurch für eine konstante Temperatur gesorgt wird.
Selbstverständlich ist die erfindungsgemässe Anordnung auch für die Messung bzw. Regelung einer andern physikalischen Grösse bzw. Zustandes (z. B. Druck, Niveau od. dgl.) in Abhängigkeit von der Tem- peratur verwendbar.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, dass in der
Ebene des Kapillarrohres bzw. in einer zu dieser Ebene parallelen Ebene eine Temperaturskala oder eine eine andere physikalische Grösse anzeigende Skala angebracht ist, uber welcher ein vorteilhaft mit einer Lupe versehener, gegebenenfalls mit einem Drehkopf verbundener, einstellbarer Zeiger angebracht ist. Zweck- mässig ist hiebei im Rahmen der Erfindung eine Zahn-oder Schneckenradübersetzung für die Feineinstel- lung vorgesehen.
Bei der Einstellung eines bestimmten Temperaturwertes, bei welchem die Kontaktgabe erfolgen soll, wird so vorgegangen, dass mittels des Drehknopfes od. dgl. zunächst über den mit dem Drehknopf ver- bundenen Magnet, welcher ein Permanentmagnet, aber auch ein Elektromagnet sein kann, der im Kapil- larrohr gleitende Metallfaden grob auf den Sollwert eingestellt wird. Die Feineinstellung erfolgt dann durch Beobachtung des Endes des Metallfadens durch die Lupe, welche dem Ende des Metallfadens laufend nachgeführt wird.
Zweckmässig ist die Lupe über dem gegen das Quecksilber gerichteten Ende des metal- lischen Fadens vorgesehen. Über die Zahn- oder Schneckenradübersetzung kann die Feineinstellung er- leichtert werden, so dass eine genaue Einstellung jedes bestimmten Temperaturwertes innerhalb des Mess- bereiches des Kontaktthermometers möglich ist.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch dar- gestellt : Fig. 1 zeigt hiebei einen Schnitt durch das Kontaktthermometer, während Fig. 2 eine Draufsicht auf dasselbe darstellt.
Der Temperaturfühleransatz B des Thermometergehäuses A ist in die entsprechende Bohrung des Kunst- stoffpresswerkzeuges oder einer ändern zu regelnden Einrichtung (z. B. Thermostat, Kühleinrichtung usw.) einzusetzen. Der Temperaturfühler besteht im wesentlichen aus einem geschlossenen Rohr, in welchem das flüssige Medium C, z. 3. Quecksilber, die Temperatur des zu messenden Werkzeuges bzw. der zu messenden Einrichtung übernimmt. Das Kapillarrohr D bildet eine Fortsetzung des Behälters des Me- diums C. In dem Kapillarrohr gleitet ferner einMetalldraht E, welcher z. B. aus Wolfram, Molybdän oder Platin bestehen kann und in einem kleinen Eisenzylinder H endet. Statt der zylinderförmigen Gestaltung des Metalldrahtendes kann auch eine kugelförmige Gestaltung desselben vorgesehen sein.
Wesentlich ist nur, dass das Ende des Metalldrahtes aus ferromagnetischem Material besteht, so dass der Metalldraht durch den ausserhalb des Kapillarrohres entlang desselben gleitenden Permanentmagnet oder Elektromagnet G mitgenommen werden und entlang der Temperaturskala F verschoben werden kann.
Der Magnet G ist auf einen Hebel G aufgesetzt, welcher mit einer Achse K verbunden ist. Die Achse K kann unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes oder eines Schneckentriebes vom Drehknopf I aus gedreht werden. Dadurch kann die Grobeinstellung des Metallzylinders H auf den gewünschten Temperaturwert erfolgen.
Für die Feineinstellung ist eine Lupe M vorgesehen, welche über einen Hebel N ebenfalls von der Achse K bzw. dem Drehknopf I aus bewegt werden kann. Wie ersichtlich, ist die Lupe M über dernjeni- gen Ende des Metalldrahtes E vorgesehen, welches dem Quecksilber benachbart ist. Die Drehachse K für den Magnet G und die Lupe M geht durch den Mittelpunkt des Kreisbogens, nach welchem das Kapillar-
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rohr geformt ist, und steht zweckmässig senkrecht zur Ebene, in welcher das Kapillarrohr D liegt.
Die Stromzuführung erfolgt einerseits über einen Kontaktstift L1 od. dgl., welcher mit dem flüssigen
Temperaturfühlermedium, beispielsweise Quecksilber, in ständiger Verbindung steht. Die andere Strom- zuführung L steht mit dem durch den Magneten beweglichen Metalldraht E in Verbindung. Hiefür kann beispielsweise ein Schleifer od. dgl. vorgesehen sein.
Damit die eingestellte Lage des Metallfadens E bzw. der Lupe M durch Erschütterungen od. dgl. nicht ungewollt verändert wird, ist mit der Achse K ein Arretiermittel verbunden, welches beispielsweise von einer Blattfeder P gebildet sein kann, welche sich gegen den Boden des Gehäuses A abstützt.
Bei der Grobeinstellung des einzustellenden Temperaturwertes wird mittels des Drehknopfes I über den Magnet G der Metallzylinder H entlang der Temperaturskala F auf den gewünschten Wert eingestellt.
Für die Feineinstellung wird durch die Lupe M das dem Quecksilber benachbarte Ende des Metallfadens E beobachtet, welches entlang der Temperaturskala F1 gleitet. Über den Drehknopf I wird dieses Ende des
Metallfadens E entlang verstellt, bis die gewünschte Genauigkeit der Einstellung erreicht ist.
Erreicht die Temperatur den eingestellten Wert, so steigt das Quecksilber im Kapillarrohr D empor und kommt mit dem ihm benachbarten Ende des Metallfadens E in Berührung. In diesem Moment wird der
Stromkreis für das an die Stromzuführungen angeschaltete Relais od. dgl. geschlossen, welches anzieht und dadurch den gewünschten Schaltvorgang, beispielsweise die Ausschaltung der Heizung oder die Einschal- tung einer Kühlung od. dgl. auslöst.
Sinkt die Temperatur unter den eingestellten Wert, so trennt der Quecksilberfaden sich vom Metall- faden E, es wird der Erregerstromkreis für das Relais unterbrochen, wodurch der dem oben beschriebenen
Vorgang entgegengesetzte Vorgang ausgelöst wird.
Die Konstruktion kann leicht in Uhrform ausgebildet werden. Zufolge der gedrungenen Bauweise ist die Zerbrechlichkeit der Anordnung gegenüber bekannten Anordnungen wesentlich herabgesetzt. Es besteht die Möglichkeit, das den Temperaturfühler enthaltende Rohr auch aus flexiblem Material herzustellen und es kann das erfindungsgemässe Kontaktthermometer auch als Schalttafelinstrument eingebaut werden. Die Ausbildung als Fernmessinstrument ist möglich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einstellbares Kontaktthermometer mit einem Gefäss samt Kapillarrohr, welches als mit einem Kontakt in leitender Verbindung stehendes, elektrisch gut leitendes flüssiges Temperaturfühlermedium bei Normaltemperatur flüssiges Metall, vorzugsweise Quecksilber, enthält, ferner mit einem über einen Schleifer mit dem zweiten Kontakt in leitender Verbindung stehenden Metallfaden in dem Kapillarrohr, welcher von aussen mittels eines entlang der Bahn des Kapillarrohres verschiebbaren Magneten in Zuordnung zu einer Thermometerskala verstellbar ist, gekennzeichnet durch die kreisbogenförmige Ausbildung des Kapillarrohres in einer zur Achse des Gefässes senkrechten Ebene, weiters durch einen entlang des Kapillarrohres verschiebbaren Magneten und durch eine über dem Metallfaden angeordnete, zur Ablesung geeignete,
mit dem Magneten zusammen verstellbare Lupe, wobei die Lupe und der Magnet um eine Achse schwenkbar sind, welche durch den Kreisbogenmittelpunkt des zur Führung des Metallfadens dienenden Kapillarrohres geht.