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Druckmesserfeder.'
Zum Messen-von Drücken werden, wenn mnn von Messungen durch Flüssigkeitssäulen absieht, hauptsächlich zwei Arten von Druckmesserfedern verwendet. Die erste Art ist die der Röhrenfedern. Eine Röhrenfeder besteht im wesentlichen aus einer ungefähr kreisförmig gebogenen, flachen Metallröhre, deren eines Ende mit dem Gehäuse der Vorrichtung starr verbunden ist und zu dem Druckbehälter führt, während das andere Ende frei und verschlossen ist. Unter dem Einfluss des wechselnden Druckes führt das freie Ende einen Hub aus, der im allgemeinen dem Druck verhältnisgleich ist. Dieser Hub beträgt für die gebräuchlichen Federn etwa 3 bis 6 mm. Die zweite Art ist die der Plattenfedern.
Eine Plattenfeder besteht aus einer kreisrunden Metallplatte, die mit konzentrischen Rillen oder Wellungen versehen ist und die, gewissermassen als Deckel, das Druckgehäuse abschliesst. Steigt der Druck im Druckgehäuse, so hebt sich die durch die Rillen elastisch gewordene Platte mehr oder weniger. Der Hub ist natürlich am grössten in der Mitte der Platte und wird nach dem Rande zu immer kleiner, um am Rande selbst Null zu werden. Die Anzeigevorrichtung ist deshalb mit der Plattenmitte verbunden. Der Hub ist gegenüber dem Hub der Röhrenfeder wesentlich kleiner und schwankt zwischen i und 2 MM.
Von einer Druckmesserfeder sind in der Hauptsache drei Bedingungen zu erfüllen ; sie muss erstens gute federnde Eigenschaften besitzen, es muss zweitens ihre Arbeitsfähigkeit
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die Anzeige nicht beeinflussen. Die Arbeitsfähigkeit einer Druckmesserfeder ist im wesent- lichen gegeben durch ihre Volumenänderung innerhalb des Messbereiches multipliziert mit der Druckänderung. Während die Röhrenfeder die erste Bedingung ausgezeichnet erfüllt, versagt sie bei den beiden anderen mehr oder weniger. Dagegen sind die federnden Eigenschaften der Plattenfeder als mässig zu bezeichnen, wohingegen ihre Arbeitsfähigkeit erheblich grösser ist als die der Röhrenfeder. Die dritte Bedingung wird von der Plattenfeder in vorzüglicher Weise erfüllt ; Lagenveränderungen oder Erschütterungen beeinflussen die Anzeige nur unmerklich.
Die verschiedenen Vorzüge und Nachteile der beiden Federarten bestimmen demgemäss ihre Anwendungsgebiete. Die einfachere und billigere Röhrenfeder wird im allgemeinen für Drücke über eine Atmosphäre verwendet und mit wachsendem Druck erfüllt sie die zweite und die dritte Bedingung immer mehr, da einerseits die Arbeitsfähigkeit dem Druck verhältnisgleich ist und andrerseits die Stabilität der Feder mit der Wandstärke zunimmt. Für die Messung kleiner und kleinster Drücke kommt nur die'Plattenfeder zur Anwendung.
Reicht hier bei einer vorgeschriebenen Plattengrösse die Arbeitsfähigkeit der Feder nicht aus, um einen genauen Gang des Zeigers zu erzielen, so vereinigt man zwei Plattenfedern zu einer Kapsel, wie es in bekannter Weise z. B. bei den Aneroidbarometern geschieht. Dass die so verdoppelte Arbeitsfähigkeit auch dann nicht immer für einen einwandfreien Gang des Zeigerwerks hinreicht, erkennt man bei den meisten Aneroidbarometern an dem ruckweise erfolgenden Springen des Zeigers, sobald das Barometer, sei es durch Klopfen oder sonstwie, erschüttert wird.
Eine weitere wichtige Forderung, die an eine gute Druckmesserfeder gestellt werden
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genannten Bedingungen zusammen. Denn es ist ohneweiters klar, dass, je besser die federnden Eigenschaften des Druckgliedes sind, dieses in um so höherem Masse beansprucht werden kann, bevor es eine dauernde Formänderung erleidet. Daher verträgt eine gute Röhrenfeder das Mehrfache des gewöhnlichen Druckes, ohne Schaden zu nehmen, während die Plattenfeder nur sehr wenig über ihren Messbereich hinaus beansprucht werden darf.
Auf das Verhalten der angeführten Federarten Temperaturschwankungen gegenüber soll nicht näher eingegangen werden. Es sei nur bemerkt, dass beide in dieser Beziehung recht empfindlich sind, die Plattenfeder allerdings noch mehr als die Röhrenfeder.
Eine Druckmesserfeder, die alle angeführten Bedingungen gleich gut erfüllt, gibt es unter den bisher bekannten nicht. Die neue Feder dagegen vereinigt die Vorteile der Röhrenfedern und der Plattenfedern, ohne die Nachteile dieser beiden Federarten zu besitzen.
Ein Ausführungsbeispiel der neuen Feder ist in der Zeichnung dargestellt. Die neue Feder besteht in der Hauptsache aus einem ringförmigen Hohlkörper 1 von gut federndem Material. In seiner wagrechten Hauptebene ist dieser Hohlring aufgeschlitzt. Die Scblitzkanten sind durch zwei stärkere Deckel 2 luftdicht abgeschlossen. Der untere dieser beiden Deckel ist mit einem Sockel 5 starr verbunden ; am letzteren sitzt ein Stutzen 6, der dazu dient, das Innere des Federkörpers mit dem Druckbehälter zu verbinden. Der obere Deckel ist frei beweglich und trägt eine Zahnstange 4, die in das Getriebe eines Zeigerwerks eingreift.
Der
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seits die federnden Eigenschaften des Hohlringes ihren Höchstwert erreichen, während andrerseits gerade die Kreisform den grössten Widerstand gegen eine dauernde Formänderung der Feder bei Überlastung bietet. Ein Ansatz 7 dient, zusammen mit einem Anschlag 8, zur Hubbegrenzung. Unter Umständen, z.
B. bei höherem Druck, ist es vorteilhafter, den Druck von aussen auf die Kapsel wirken zu lassen ; hat hier der Druck seinen Höchstwert erreicht, so legen sich die beiden Deckel 2 aufeinander, so dass es fast unmöglich ist, die Feder durch Überlastung zu zerstören.
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eine Volumenänderung von 0'5 cm3 erfährt, besitzt eine ausreichende Arbeisfähigkeit, um ein gewöhnliches Zeigerwerk oder eine Registriervorrichtung genau zu betätigen. Der Durchmesser der Feder ist dann etwa 100 bis 120 w bei Verwendung von guter Bronze oder von Neusilber. Eine Plattenfeder hat für dieselbe Arbeitsfähigkeit und bei Verwendung einer Stahlplatte einen Durchmesser von etwa 50 mm. Der Durchmesser der neuen Feder würde dagegen höchstens 25 w betragen.
Hat eine Druckmesserfeder von der beschriebenen Form an sich schon vorzügliche federnde Eigenschaften, so kann ihre Elastizität und ihr Hub noch dadurch gesteigert werden, dass man in die Oberfläche der Ringfeder quer zur äquatorialen Richtung Wulste oder Wellungen 3 hineinpresst. Durch'das Einpressen von Wellungen wird einerseits das Material an dieser Stelle dünner, andrerseits gestatten diese Wellungen kleine Bewegungen der zwischen den Wulsten liegenden Ringabschnitte gegeneinander, wodurch der grössere Hub möglich wird.
Man kann natürlich auch, anstatt die Wellungen hineinzupressen, den Ring an diesen Stellen aufsägen. und mit einem geeigneten, dünneren oder elastischeren Material überlappen. Diese Lappen oder Streifen brauchen'nicht in jedem Fall aus Metall zu bestehen, es kann auch ein anderer Stoff, z. B. Gummi, hierfür verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : : i. Druckmesserfeder aus elastischem Material, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Hohlring (oder Hohlpolygon) besteht, der äquatorial aufgeschnitten ist und dessen Schlitzkante durch zwei Deckel luftdicht abgeschlossen sind.