Vorrichtung zum Anzeigen bestimmter Temperaturen. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen bestimmter Temperaturen, ins besondere von Flüssigkeiten.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung kennzeichnet sich durch ein luftdicht ab geschlossenes, mit Gas von zweckmässigem Druck gefülltes Gehäuse, einen Thermostaten, dessen Membrane auf den gasgefüllten Raum arbeitet, und ein in dem Gehäuse angeord netes Signalwerk, welches von der Membrane betätigt wird.
Die beiliegende Zeichnung zeigt beispiels weise Ausführungsformen des Erfindungs gegenstandes, und zwar Fig. 1 eine Ausführungsform im Aufriss und Schnitt, Fig. 2 den zugehörigen Grundriss bei ab genommenem Gefässdeckel, Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung im Querschnitt, Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eben falls im Querschnitt. Gemäss Fig. 1 und 2 befindet sich in einem luftdicht abgeschlossenen Gefäss a.
welches derart ausbalanciert ist, dass es in der zu erwärmenden Flüssigkeit aufrecht schwimmt, eine Metalldose b (Thermostat). deren Boden c gleichzeitig den Boden des Schwimmers bildet. In dem von der Dose eingeschlossenen, luftleeren oder luftver dünnten Raum ist eine kleine Menge Ver- dampfungsflüssigkeit e (z. B. Wasser) ein gebracht. Der Deckel d der Dose, welche aus elastischem, mit konzentrisch angeordneten Wellen versehenem Blech besteht, trägt eine Zahnstange f, die achsial verschiebbar ge führt ist und in ein auf einer Welle g lose sitzendes Zahnrad h eingreift.
Die innere Stirnseite des Zahnrades h ist als beweg licher Teil i einer Klauenkupplung ausgebil det; das zugehörige Gegenstück k der Klauenkupplung sitzt fest auf der Welle g und ist ausserdem fest mit dem Zahnrad y einer Gesperrekupplung verbunden. Die Klauenkupplung wird unter dem Einfluss einer Feder l eingerückt gehalten. Das äussere Ende der Zahnradwalze la trägt einen Ringansatz na, welcher.mit einem Anschlag n der Zahnstange<I>f</I> in Wechselwirkung ar beitet.
An dem einen Ende der Welle g sitzt weiter die Spannfeder o, welche über die Zahnräder<I>p, q</I> und<I>r</I> auf die Schwinge s eines Klöppels t arbeitet, so dass dieser bei Ablauf des Werkes gegen den als Schall membran ausgebildeten Deckel u des Gefässes d schlägt und dadurch akustische Signale erzeugt. Das Zahnrad p ist in bekannter Weise derart mit dem Gesperrerad y ge kuppelt, dass es bei Aufzug des Federwerkes stehen bleibt, bei Ablauf in Drehung versetzt wird. Die Ausgangsstellung des Werkes ist durch einen auf den Kupplungsteil h, be festigten Anschlag v bestimmt, der gegen ein federndes Widerlager w schlägt.
Die höchst zulässige Wölbung des elastischen Dosen deckels ist durch ein Drahtnetz .x begrenzt. Der Bodenrand des Gefässes a ist über den Boden c der Dose hinaus verlängert, so da.ss dieser bei stehendem Gefäss nicht auf Druck beansprucht wird und nicht mit heissen Flä chen in Berührung kommen kann. Der vor stehende Bodenrand ist mit seitlichen Öff nungen z versehen, um bei Gebrauch die sonst abgeschlossene Luft entweichen zu lassen.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende Normalerweise schmiegt sich der Deckel d der Thermostatendose b unter dem Ein fluss des im Gefäss a herrschenden Druckes an den Boden c an. Bei der Erwärmung wölbt sich mit zunehmendem Dampfdruck im Innern der Dose der Deckel d nach oben; gleichzeitig überträgt die Zahnstange f diese Bewegung auf das durch die Feder l in den Kupplungsteil k eingerückte Zahnrad <I>h</I> und damit auf die Welle<I>g</I> und auf die Spannfeder o.
Diese wird so lange aufgezogen, bis der Anschlag<I>n</I> der Zahnstange<I>f</I> den Ringansatz m der Zahnwalze<I>h</I> fasst und die beiden Kupplungsteile<I>i</I> und<I>k</I> entgegen der Wirkung der Feder<B>1</B> ausrückt. Nunmehr ist der Ablauf des Federwerkes o freigegeben; die Welle g wird entgegen der Aufzugbewe gung in Drehung versetzt, welche durch das Gesperrerad <I>y</I> auf die Zahnräder<I>p, q</I> und<I>r</I> übertragen wird. Letztere betätigt in be kannter Weise den Klöppel t, der durch An schlag gegen den als Schallmembran aus gebildeten Deckel ic des Gehäuses akustische Signale erzeugt.
Kehrt bei der Abkühlung die Zahnstange f in die Ruhelage zurück, so rückt die Zahnwalze 1a unter dem Einfluss der Federt mit ihrem Klauenkranz i in den Kupplungsteil k ein. Die Ausgangsstellung ist wieder hergestellt.
Die Temperatur, bei welcher durch die Anschläge<I>m,</I> n die Signalvorrichtung aus gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft des Dampfes im Thermo staten b gleich der Summe der Gegenkräfte ist. Dieselben bestehen: 1. aus der nach unten gerichteten, ela stischen Federkraft der gewölbten Dosen membrane d; 2. dem Gegendruck der Triebstange; 3. dem Gasdruck im Gehäuse a.
Der unter 1. genannte Druck wird vor teilhaft so gestaltet, dass die unbelastete, ent spannte Membrane druckfrei ist, so dass sie im ersten Teil der Bewegung den Druck des Dampfes unterstützt, im zweiten Teil ihm entgegenwirkt. Der im Gefäss a ein für alle Mal fest eingestellte Druck ist kleiner, als der Sättigungsdruck des Dampfes bei' der anzuzeigenden Temperatur. Die Differenz zwischen letzterem und dem Luftdruck im Gehäuse a ist bestimmt durch die Be schaffenheit der Membrane und die Grösse der Gegenwirkung der aufzuziehenden Feder.
Bei der Abkühlung erfolgt die Herstel lung der Ausgangsstellung sehr rasch wegen des raschen Abfalles der Dampfspannungs- kurve in Abhängigkeit von der Temperatur und wegen der geringen abzuführenden Wärmemenge.
Um für solche Fälle, wo eine un erwünschte Erwärmung der Dose über das normale Mass hinaus stattfindet, einen ge fährlichen Dampfdruck auszuschliessen, wird die Verdampfungsflüssigkeit in der Dose b so knapp bemessen, dass sie vor Erreichung eines gefährlichen Druckes vollständig ver dampft ist. Da dann nur mehr ein Über hitzen des Dampfes stattfinden kann, so steigt der Druck nur mehr langsam an.
Die Vorrichtung kann auch zum An zeigen von Temperaturen über<B>100'C</B> ver wendet werden, wenn. der Luftdruck im Ge fäss a entsprechend hoch gehalten wird.
Gemäss den Fig. 3 und 4 ist ein eigenes Federwerk, welches nach Einwirkung eines bestimmten Membranausschlages ausgelöst wird, vermieden.
Gemäss Fig. 3 befindet sich in dem luft dicht abgeschlossenen Gehäuse 1 der Ther mostat 2 mit der Membrane 3. Letztere trägt eine achsial verschiebbar geführte Zahn stange 4, welche mit einem festen, auf einer Welle 5 sitzenden Zahnrad 6 in Wechselwir kung arbeitet. Auf gleicher Welle sitzt, ebenfalls fest, ein Zahnrad 7, welches durch eine Gesperrekupplung 8 mit einem lose auf der Welle sitzenden Zahnrad 9 verbunden ist. Das Zahnrad 9 arbeitet über Räder 10 und 11 auf die Wippe 12 eines Klöppels 13. Die Bewegung der Membrane ist durch ein Schutznetz 14 begrenzt.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Die Membrane 3 ist so ausgeführt, dass sie in einer Mittelstellung einen labilen Gleichgewichtszustand erhält, aus welchem sie bei der geringsten Durchbiegung nach der einen oder andern Seite herausschnellt, bis sie entspannt ist oder bis die Bewegung (zum Beispiel durch den Boden des Thermostaten oder durch das Schutznetz) gehemmt wird. Im Ruhezustand schmiegt sich die Membrane unter dem Einfluss des in dem Gefäss 1 herr schenden Überdruckes an den Boden der Dose 2 an;
wird bei der Erwärmung der Dampf druck im Thermostaten. grösser als der Luft druck im Gefäss 1, so wird von einem durch die Elastizitätsverhältnisse bestimmten Über druck an die Membrane nach oben gedrückt, wobei wegen der noch zunehmenden Span nung ihr Gegendruck zunächst steigt, bis sie ein. Maximum erreicht; nach dessen Über schreiten wird die Membrane nach oben durchschnellen; in diesem Augenblick greifl der oberste Zahn der Zahnstange 4 in das Zahnrad 6 ein, und unter dem Überdruck des Dampfes und der elastischen Kräfte der Membrane wird die Zahnstange 4 rasch und kräftig nach oben verschoben;
ihre Bewe gung wird durch die Zahnräder 6 und 7 und die Kupplung 8 auf die Zahnräder 9, 10 und 11 übertragen; letzteres bringt den Klöppel 13 zum Anschlagen.
Beim Abkühlen kehrt die Membrane un ter dem Überdruck des im Gefäss 1 herrschen den Druckes rasch wieder in die Ausgangs stellung zurück; das Signalwerk ist dabei entkuppelt.
Gemäss Fig. 4 ist der Arm 15 eines Klöp pels 16 bei 17 an dem Gehäuse 1 angelenkt; der Klöppel ruht entweder unmittelbar auf der Thermostatenmembrane 3 oder er liegt auf dem Schutznetz 14 so auf, dass er von der Membrane während ihrer Bewegung erfasst wird.
Die Wirkungsweise dieser Ausführungs form ist folgende: Wenn die Membrane aus ihrer labilen Gleichgewichtsstellung nach oben durch schnellt, so schleudert sie den Klöppel mit kräftigem Ruck gegen den als Schall membran ausgebildeten Deckel 18, wodurch ein lauter Schlag erzeugt wird. Bei Ab kühlung wird die Ausgangsstellung in eben derselben Weise wieder hergestellt, wie bei der Einrichtung nach Fig. 3.
Zu Membranen für die hier beschriebenen Anordnungen eignen sich die bekannten Mem branen mit konzentrischen Wellen weniger gut, da sie in tangentialer Richtung nahezu unelastisch sind. Dies wird verständlich, wenn man sich die Membrane in eine Viel zahl schmaler konzentrischer Kreisringe zer legt denkt; diese Ringe können wegen des Fehlens der tangentialen Elastizität nicht zusammengeschoben werden.
Die Membrane besitzt die üblichen kon zentrischen Wellenrippen 19; diese Rippen sind jedoch ihrerseits längs ihrer Umfangs linien gewellt; die Querwellen 20 können aus verhältnismässig kleinen Amplituden be stehen, welche sieh den konzentrischen Wellen 19 überlagern. Denkt man sich aus einer derartigen Membrane einen schmalen Kreisring herausgeschnitten, so folgen in demselben die Amplituden der Querwellen in gleichmässigen Abständen. aufeinander, und wegen der dadurch bedingten Elastizität kann der Ring innerhalb gewisser Grenzen zusammengeschoben und erweitert werden.
Device for displaying certain temperatures. The invention relates to a device for displaying certain temperatures, in particular liquids.
The device according to the invention is characterized by an airtight closed housing filled with gas at the appropriate pressure, a thermostat whose membrane works on the gas-filled space, and a signaling mechanism angeord in the housing, which is actuated by the membrane.
The accompanying drawings show exemplary embodiments of the subject of the invention, namely Fig. 1 an embodiment in elevation and section, Fig. 2 the associated floor plan with the vessel cover removed, Fig. 3 a second embodiment of the device in cross section, Fig. 4 a third Embodiment also if in cross section. According to FIGS. 1 and 2, a is located in an airtight vessel.
which is balanced in such a way that it floats upright in the liquid to be heated, a metal can b (thermostat). whose bottom c also forms the bottom of the float. A small amount of evaporation liquid (e.g. water) is placed in the airless or air-diluted space enclosed by the can. The lid d of the can, which consists of elastic sheet metal provided with concentrically arranged shafts, carries a toothed rack f, which is axially displaceable and engages a gear h loosely seated on a shaft g.
The inner end face of the gear h is ausgebil det as a movable part i of a dog clutch; the corresponding counterpart k of the claw clutch sits firmly on the shaft g and is also firmly connected to the gear y of a locking clutch. The dog clutch is kept engaged under the influence of a spring l. The outer end of the gear roller la has a ring shoulder na which works in interaction with a stop n of the rack <I> f </I>.
At one end of the shaft g there is also the tension spring o, which works via the gears <I> p, q </I> and <I> r </I> on the rocker s of a clapper t, so that the clapper t expires of the work hits against the cover u of the vessel d, which is designed as a sound membrane, thereby generating acoustic signals. The gear p is coupled in a known manner with the ratchet gear y ge that it stops when the spring mechanism is lifted and is set in rotation when it expires. The starting position of the work is determined by a stop v fastened to the coupling part h, which strikes against a resilient abutment w.
The maximum permissible curvature of the elastic can lid is limited by a wire mesh .x. The bottom edge of the vessel a is extended beyond the bottom c of the can, so that when the vessel is standing it is not subjected to pressure and cannot come into contact with hot surfaces. The front edge of the floor is provided with side openings z to allow the otherwise closed air to escape during use.
The operation of the device is as follows. Normally, the lid d of the thermostat box b nestles against the bottom c under the influence of the pressure in the vessel a. When heated, the lid d arches upwards with increasing steam pressure inside the can; At the same time, the rack f transmits this movement to the toothed wheel <I> h </I>, which is engaged by the spring l in the coupling part k, and thus to the shaft <I> g </I> and to the tension spring o.
This is pulled up until the stop <I> n </I> of the rack <I> f </I> grips the ring attachment m of the toothed roller <I> h </I> and the two coupling parts <I> i < / I> and <I> k </I> disengage against the action of spring <B> 1 </B>. Now the expiry of the spring mechanism o is released; the shaft g is set in rotation against the elevator movement, which is transmitted to the gears <I> p, q </I> and <I> r </I> by the ratchet wheel <I> y </I>. The latter actuates the clapper t in a known manner, which generates acoustic signals by striking against the cover ic formed as a sound membrane of the housing.
If the toothed rack f returns to the rest position during cooling, the toothed roller 1a engages with its claw ring i in the coupling part k under the influence of the spring. The starting position is restored.
The temperature at which the signaling device is released by the stops <I> m, </I> n is characterized in that the tension force of the steam in the thermostat b is equal to the sum of the opposing forces. The same consist: 1. from the downward, elastic elastic force of the arched can membrane d; 2. the counter pressure of the rod; 3. the gas pressure in the housing a.
The pressure mentioned under 1. is designed in such a way that the unloaded, relaxed membrane is pressure-free, so that it supports the pressure of the steam in the first part of the movement and counteracts it in the second part. The pressure set once and for all in the vessel a is lower than the saturation pressure of the steam at the temperature to be displayed. The difference between the latter and the air pressure in the housing a is determined by the nature of the membrane and the size of the counteraction of the spring to be pulled.
During the cooling process, the initial position is produced very quickly because of the rapid drop in the vapor tension curve as a function of temperature and because of the small amount of heat to be dissipated.
In order to rule out dangerous vapor pressure for those cases where undesired heating of the can beyond the normal level takes place, the evaporation liquid in the can b is so tight that it is completely evaporated before a dangerous pressure is reached. Since the steam can then only be overheated, the pressure only increases slowly.
The device can also be used to display temperatures above <B> 100'C </B>, if. the air pressure in the vessel a is kept correspondingly high.
According to FIGS. 3 and 4, a separate spring mechanism, which is triggered after the action of a certain membrane deflection, is avoided.
According to Fig. 3 is in the airtight housing 1 of the Thermostat 2 with the membrane 3. The latter carries an axially slidably guided tooth rod 4, which works with a fixed gear 6 seated on a shaft 5 in interaction. A toothed wheel 7, which is connected by a locking clutch 8 to a toothed wheel 9 loosely seated on the shaft, is also firmly seated on the same shaft. The gear 9 works via wheels 10 and 11 on the rocker 12 of a clapper 13. The movement of the membrane is limited by a protective net 14.
The mode of operation of this device is as follows: The membrane 3 is designed in such a way that it receives an unstable state of equilibrium in a central position, from which it snaps out at the slightest deflection to one side or the other until it is relaxed or until the movement (for example inhibited by the bottom of the thermostat or by the protective net). In the idle state, the membrane hugs the bottom of the can 2 under the influence of the overpressure prevailing in the vessel 1;
the steam pressure in the thermostat becomes during heating. greater than the air pressure in the vessel 1, an overpressure determined by the elasticity conditions is pressed upwards against the membrane, and because of the increasing tension, its counterpressure initially rises until it enters. Maximum reached; after it is exceeded, the membrane will snap upwards; At this moment the top tooth of the rack 4 engages in the gear 6, and under the excess pressure of the steam and the elastic forces of the membrane, the rack 4 is quickly and powerfully pushed upwards;
Their motion is transmitted through the gears 6 and 7 and the clutch 8 to the gears 9, 10 and 11; the latter brings the clapper 13 to strike.
When it cools down, the membrane quickly returns to its starting position under the overpressure of the pressure in the vessel 1; the signal mechanism is uncoupled.
4, the arm 15 of a Klöp pels 16 is hinged at 17 to the housing 1; the clapper either rests directly on the thermostat membrane 3 or it rests on the protective net 14 in such a way that it is captured by the membrane during its movement.
The mode of operation of this execution form is as follows: When the diaphragm from its unstable equilibrium position up through quick, it hurls the clapper with a strong jerk against the membrane designed as a sound membrane cover 18, which generates a loud blow. When cooling from the starting position is restored in exactly the same way as in the device of FIG.
The known Mem branes with concentric waves are less suitable for membranes for the arrangements described here, since they are almost inelastic in the tangential direction. This is understandable if you think of the membrane in a lot of number of narrow concentric circular rings zer puts; these rings cannot be pushed together because of the lack of tangential elasticity.
The membrane has the usual kon centric wave ribs 19; However, these ribs are in turn corrugated along their circumferential lines; the transverse waves 20 can be of relatively small amplitudes, which see the concentric waves 19 superimpose. If one imagines a narrow circular ring cut out of such a membrane, then the amplitudes of the transverse waves follow in it at regular intervals. on top of each other, and because of the elasticity caused by this, the ring can be pushed together and expanded within certain limits.