DE102013015178A1

DE102013015178A1 - Einrichtung mit Federkörper für einen In-Situ-Überhitzungsalarm für eine Vorrichtung

Info

Publication number: DE102013015178A1
Application number: DE201310015178
Authority: DE
Inventors: Nancy L. Johnson; Alan L. Browne; Nicholas W. Pinto; Carol A. Terry; Roland J. Menassa; Jan H. Aase; Jeffrey W. Brown; Wayne Brown; Aragorn Zolno; Christopher M. Barclay
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC; Dynalloy Inc
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC; Dynalloy Inc
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2033-09-12
Also published as: DE102013015178B4; US20140069318A1; DE102013015178B8; US9097593B2

Abstract

Einer Fehlfunktion oder einem Ausfall einer mechanischen, elektrischen und elektromechanischen Vorrichtung, beispielsweise einer Vorrichtung, die bei Herstellungsvorgängen verwendet wird, geht oft eine Zunahme der Betriebstemperatur zumindest eines bestimmten Abschnitts der Vorrichtung voraus. Es wird angenommen oder es ist bekannt, dass eine gewisse vorbestimmte Temperatur, die größer als die höchste normale Betriebstemperatur der Vorrichtung ist, einen unmittelbar bevorstehenden Ausfall der Vorrichtung angibt, wenn keine Abhilfemaßnahme ergriffen wird. Es wird eine zurückstellbare, temperatursensitive Einrichtung offenbart, die einen Formgedächtnislegierungsaktuator umfasst, der für einen Betrieb bei der vorbestimmten Temperatur vorausgewählt ist. Die Einrichtung wird mit der Vorrichtung in thermischen Kontakt gebracht. Wenn die Vorrichtung die vorbestimmte Temperatur erreicht, bewirkt der Formgedächtnislegierungsaktuator, dass die Einrichtung ein Flag zeigt oder eine bestimmte andere passive, sichtbare Angabe liefert. Alternativ oder zusätzlich kann der Aktuator einen elektrisch betriebenen Alarm auslösen, einschließlich eines sichtbaren oder hörbaren Alarms oder einer Drahtloskommunikation.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung ist eine teilweise Fortsetzung der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/613,032, die den Titel trägt ”IN-SITU OVERHEAT ALERT FOR EQUIPMENT”, die am 13. September 2012 eingereicht wurde und deren vollständige Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingebunden ist.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Einrichtungen, die ausgebildet sind, um in eine Vorrichtung eingepasst zu werden, wie sie beispielsweise in Herstellungsvorgängen verwendet wird, wobei jede eingepasste Einrichtung dazu dient, eine Überhitzung der Maschine zu melden, an der sie angebracht ist oder mit der sie thermisch verbunden ist. Spezieller betrifft diese Offenbarung Einrichtungen, die einen flexiblen Blechmetall-Federkörper und Formgedächtnislegierungsdrähte umfassen, die sich bei einer vorbestimmten Maschinen-Überhitzungstemperatur physikalisch umwandeln und derart ausgebildet sind, dass sie bei der Umwandlung ein sichtbares Überhitzungs-Flag oder Überhitzungszeichen freigeben. Die Freigabe des sichtbaren Überhitzungszeichens kann weiterverwendet werden, um andere Alarme und Signale auszulösen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Moderne Herstellungsbetriebsweisen und Einrichtungen für andere Betriebsweisen verwenden viele Typen von Vorrichtungen, die Lasten ausgesetzt sind, welche in Abschnitten der speziellen Maschine oder Einheit eine Aufheizung bewirken. Manchmal tritt die Aufheizung in einer Vorrichtung auf, die elektrisch mit Energie versorgt wird, wie beispielsweise in Elektromotoren, Schweißtransformatoren und Schweißpistolen. Das Aufheizen kann auch in einer mechanischen Vorrichtung auftreten, wie beispielsweise in Getrieben und in einer Vorrichtung zur maschinellen Bearbeitung, welche eine Reibungsbelastung erfahren. Oft wird die Vorrichtung in Umgebungen verwendet, die deren Fähigkeiten gemäß der Konstruktion maximal ausnutzen und zu einer erheblichen Wärmeerzeugung in einer speziellen stark belasteten Herstellungseinheit führen können. Ferner kann erwartet werden, dass die Vorrichtung mit minimaler Aufmerksamkeit oder Beaufsichtigung durch den Bediener arbeitet.
Es kann wünschenswert sein, Temperaturen solcher Maschinen zu überwachen und zu ermitteln, ob oder wann ein bestimmter Abschnitt der Vorrichtung eine Temperatur erreicht, die angibt, dass diese überhitzt werden kann, ein Zustand, der wahrscheinlich für deren weiteren Betrieb schädlich ist, wenn nicht eine bestimmte Verbesserung des Zustands erfolgt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die meisten Komponenten, Maschinen und Vorrichtungen, beispielsweise Lager, Werkzeuge zur maschinellen Bearbeitung, Förderanlagen, Schweißtransformatoren, Roboter und dergleichen, heizen sich auf, wenn sie in Verwendung sind. Bei der normalen Verwendung und im normalen Betrieb erreicht eine korrekt funktionierende Komponente oder Vorrichtung eine vernünftig stabile und geeignete Betriebstemperatur. Bei bestimmten Vorrichtungen, insbesondere bei einer Vorrichtung wie etwa einem Schweißtransformator, der eine Verwendung mit Unterbrechungen erfährt, oder bei einem Motor, der unter einer variablen Last arbeitet, kann diese ”stabile” Temperatur kurzzeitige Schwankungen zeigen, die einer mehr oder weniger konstanten Basistemperatur überlagert sind. Unter anomalen Betriebsbedingungen, oder wenn die Vorrichtungen eine übermäßige Benutzung erfahren, kann deren Temperatur deren geeigneten Betriebstemperaturbereich überschreiten, so dass deren Temperatur das überschreitet, was als eine hohe Normaltemperatur angesehen werden würde. Ein solches Übertemperaturereignis kann ein Risiko einer Beschädigung der Vorrichtungen bewirken. Es ist daher bevorzugt, dass solche Übertemperaturereignisse, sogar wenn sie vorübergehend sind, detektiert werden, so dass ihr Ursache untersucht und eine Abhilfemaßnahme ergriffen werden kann.
Es wird eine Überhitzungs-Detektionseinrichtung geschaffen, die vorzugsweise ein einheitliches, flexibles Blechmetall-Körperelement umfasst, das mit mehreren Biegungen in eine Konfiguration geformt ist, in der es in einer verstauten Position ohne Überhitzung an eine Maschinenfläche angepasst werden und auf dieser ruhen kann und dennoch durch die Betätigung eines Formgedächtnislegierungsdrahts aus der verstauten Position gelöst werden kann, so dass der Körper in eine Position zum Angeben eines Maschinen-Überhitzungsalarms federn kann. Das Blechmetall-Körperelement kann aus einem sehr dünnen, im Wesentlichen rechteckigen Metallstreifen als ein primäres Werkstück gebildet sein. Eine Reihe von kreuzweisen Biegungen wird in dem anfänglich rechteckigen Streifen ausgeführt, um ein Basissegment, ein Scharniersegment an einem Ende des Basissegments und ein Bogensegment zu bilden, das sich von dem Scharniersegment in eine Richtung zurück über das Basissegment hinweg erstreckt, wobei sich der Bogen von dem Basissegment weg erstreckt. Ein Einstecksegment ist von dem Basissegment nach oben gebogen. Das Bogensegment umfasst ein sichtbares Überhitzungs-Warnmerkmal, im Allgemeinen ein Flag-Element, entweder als ein separates Element, das geeignet an dem Bogensegment befestigt ist, oder als eine Beschichtung oder ein Aufkleber, die bzw. der auf das Bogensegment direkt aufgetragen ist. Optional können zusätzliche Aufkleber oder Beschichtungen auf andere Bereiche des Körpers aufgetragen werden, wie beispielsweise auf das Basissegment, welche sichtbar gemacht werden können, wenn sich das Bogensegment in seiner Alarm gebenden Position befindet. Bei vielen Ausführungsformen der Erfindung kann eine Lasche an dem freien Ende des Bogensegments in einen Schlitz des Einstecksegments eingefügt sein, um das Körperelement in seiner verstauten Position zu halten.
Die Enden eines oder mehrerer Formgedächtnislegierungsdrähte sind an dem derart geformten Metallkörper an einem Ort befestigt, der ein Gehäuse oder eine Hülle umfassen kann, das bzw. die die Maschine enthält, um eine Überhitzung der Maschine zu detektieren, an der das Basissegment des Körpers angeordnet ist. Der SMA-Draht ist derart zusammengesetzt und präpariert, dass sich seine Länge verkürzt, wenn er derart aufgeheizt wird. Die Verkürzung des SMA-Drahts wird verwendet, um die Lasche oder eine andere Schließeinrichtung an den einheitlichen Metallkörper freizugeben und um zu ermöglichen, dass dieser in seine Überhitzungs-Warnposition federt, in der sich sein Flag-Element in einer sichtbaren, auffälligen Anzeigeposition befindet. Das Flag-Element kann beispielsweise mit einer hellen Farbe versehen sein, oder es kann ein hell gefärbtes Warn-Flag sein.
Bei einer speziellen Ausführungsform umfasst die Einrichtung ein einheitliches, flexibles Blechmetallelement mit mehreren Segmenten, wobei ein befestigter SMA-Draht von ungefähr 75 Mikrometer bis ungefähr 200 Mikrometer bezüglich des Durchmessers reicht. Das Blechmetall oder die Folie weist im Allgemeinen eine Dicke zwischen 200 und 800 Mikrometer und eine geeignete Federhärte auf. Die Federhärte kann aus einer Wärmebehandlung, einer Kaltbearbeitung oder einer Kombination der zwei resultieren. Bei einer speziellen Ausführungsform kann das Blechmetall die halbharte Edelstahllegierung 304 sein. Das Blechmetallelement wird in Segmente geformt, indem mehrere Biegungen an geeigneten Orten bei einer geeigneten Länge des Blechs oder Streifens mit im Wesentlichen rechteckig geschnittenen Enden eingeführt werden. Das Blech kann von einheitlicher Breite sein, oder es kann einen breiteren Bereich aufweisen, der dem Basissegment entspricht, wie es nachstehend beschrieben ist. Die Biegungen erstrecken sich über die Breite des Streifens und sind im Wesentlichen parallel zu den Enden des Blechs ausgerichtet. Typischerweise wird ein kleiner Biegeradius verwendet sowie eine ausreichende Überbiegung, um die gewünschte Geometrie nach einer Rückfederung zu erreichen. Wie festgestellt wurde, dienen die Biegungen dazu, den Streifen in vier Hauptelemente zu teilen; in ein Einstecksegment, ein Basissegment sowie ein Bogensegment und einen Scharnierabschnitt, der das Bogensegment mit dem Basissegment verbindet.
Das Basissegment ist im Wesentlichen rechteckig und weist zwei entgegengesetzte Seiten sowie zwei entgegengesetzte Enden auf. Der Basisabschnitt ist zwischen dem Einstecksegment und dem Bogensegment angeordnet und an einem Ende an dem Einstecksegment sowie an einem entgegengesetzten Ende mittels des Scharnierabschnitts an dem Bogensegment befestigt. Zumindest der Bogenabschnitt trägt ein Flag-Element, das dazu dient, eine sichtbare Meldung einer Maschinenüberhitzung zu liefern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Basissegment ebenso ein Flag-Element tragen. Das Flag-Element kann eine Beschichtung, wie beispielsweise eine Farbe, oder ein Klebstoff oder ein separates nachgiebiges oder flexibles Element sein. Typischerweise kann eine Beschichtung oder ein Aufkleber auf das Bogensegment oder das Basissegment aufgebracht werden, während ein separates Flag-Element an dem Bogensegment befestigt sein kann.
Der Scharnierabschnitt und das Bogensegment sind dafür vorgesehen, zusammenwirkend gebogen und elastisch verformt zu werden, so dass sie zumindest zwei Positionen einnehmen können: eine erste Position, in welcher der Scharnierabschnitt und das Bogensegment derart angeordnet sind, dass sie das Flag-Element nicht sichtbar machen; und eine zweite Position, in welcher das Flag-Element klar sichtbar ist. Die Breite des Basisabschnitts kann gleich der Breite des Einstecksegments und des Bogensegments sein, bei einigen Ausführungsformen kann der Basisabschnitt jedoch breiter sein und sich in Querrichtung über die Breite des Einstecksegments und des Bogensegments hinaus erstrecken, um eine zusätzliche Steifigkeit für die Einrichtung und/oder eine Unterstützung für diese oder eine zusätzliche Vorrichtungs-Befestigungsfläche zu schaffen. Die zusätzliche Befestigungsfläche kann gestanzte oder gebogene Grate oder ähnliche Merkmale umfassen, die aus der Ebene des Basissegments nach oben gebogen sind. Diese nach oben gewölbten Merkmale dienen dazu, die Steifigkeit des Basissegments zu erhöhen und das Bogensegment vor Umwelteinflüssen abzuschirmen, wie beispielsweise vor Luftströmungen, Schweißspritzern, Schmiermittelsprühungen und dergleichen. Wenn die Einrichtung für eine Anordnung an einer gekrümmten Fläche einer Maschine gebogen werden soll, kann die zusätzliche Befestigungsfläche geöffnet oder teilweise geschlitzt sein, um die Steifigkeit entlang der Krümmung der Fläche selektiv zu verringern. Das Einstecksegment und das Bogensegment des einheitlichen Körpers sind an entgegengesetzten Enden des Basisabschnitts befestigt. Das Einstecksegment ist das kürzeste der drei Segmente, und es steht im Wesentlichen nach oben ab, wobei sich ein Schlitz parallel zu der Schnittkante des Blechs erstreckt. Das Bogensegment, das bezüglich der Länge dem Basissegment im Wesentlichen gleich ist, ist an einem Ende an der Basis an dem flexiblen Scharnier befestigt, das als eine Torsionsfeder wirkt und zum Drehen des Bogensegments dient. Das Bogensegment endet an einem zweiten Ende mit einer sich von diesem erstreckenden Lasche, die für einen Eingriff mit dem Schlitz des Einsteckelements bemessen und ausgebildet ist. Wie nachstehend weiter beschrieben ist, ermöglichen das Torsionsfederverhalten des Scharniers und die Flexibilität des Bogensegments einen lösbaren Eingriff der Lasche des Bogensegments und des Schlitzes des Einstecksegments.
Das Bogensegment umfasst einen gekrümmten Abschnitt oder Bogenabschnitt, der konkav abwärts angeordnet ist und an jedem Ende an einer Biegung endet. Das Bogensegment umfasst auch einen kurzen, nicht gebogenen Abschnitt und eine nach oben gebogene Lasche, die an einem Ende des Bogenabschnitts befestigt ist. Das andere Ende des Bogenabschnitts ist mit einem nicht gebogenen Abschnitt des flexiblen Scharniers verbunden. Ein längliches, lineares Formgedächtnislegierungselement (SMA-Element) oder ein länglicher, linearer Formgedächtnislegierungsdraht (SMA-Draht) ist an einem Ende an dem nicht gebogenen Abschnitt des Bogensegments und an seinem anderen Ende an dem nicht gebogenen Abschnitt des flexiblen Scharniers befestigt, welcher an dem Bogenabschnitt anliegt. Das längliche SMA-Element erstreckt sich über den Bogenabschnitt und überbrückt diesen, der an den Biegungen getragen ist, welche die Abmessung des Bogenabschnitts definieren. Das SMA-Element kann ein beliebiges von einem Draht, einem Band, einer Litze, einem Seil oder dergleichen sein, es ist jedoch typischerweise ein dünner kalibrierter Draht oder ein dünnes kalibriertes Band, da diese eine höhere Wärmeübertragung durch Wärmeleitung von dem flachen Basissegment auf das SMA-Element schaffen. Der Einfachheit halber wird der Ausdruck ”Draht” generisch im Rest dieser Beschreibung mit dem Verständnis verwendet, dass dieser die anderen länglichen SMA-Elementformen umfasst, die vorstehend angegeben sind. Der Draht ist an dem Bogenabschnitt unter einer leichten Spannung befestigt, so dass dieser eine Sehne des Abschnitts des Kreises bildet, der durch den gekrümmten Abschnitt oder Bogenabschnitt beschrieben wird. Bei einer Ausführungsform weist der Draht gecrimpte Messinglaschen auf, die an seinen Enden befestigt sind. Diese Laschen sind derart geformt, dass sie durch eine geformte Öffnung in einem Körper hindurchpassen, wenn sie geeignet ausgerichtet sind, aber mit den Seiten der Öffnung in Eingriff gelangen und sich mit dem Körper mechanisch überlagern, wenn sie sich in einer zumindest zweiten Ausrichtung befinden. Daher kann der SMA-Draht befestigt werden, indem die Laschen durch durchgestoßene Löcher in dem Blech derart angeordnet werden, dass die Laschen und das Blechmaterial in Eingriff gelangen, um den SMA-Draht zu befestigen.
Das Bogenelement kann aufgrund des Federcharakters des Blechs und dessen Flexibilität eine von zwei Positionen annehmen, die für den Betrieb der Einrichtung relevant sind. In seiner entspannten Position, das heißt unter Abwesenheit von Lasten, die von außen ausgeübt werden, steht der Bogenabschnitt im Wesentlichen nach oben ab, während er das Basissegment teilweise überlagert. Vorzugsweise ist das Flag-Element dadurch unter einem Winkel von nicht mehr als 35° bezogen auf die Vertikale positioniert und zeigt sich deutlich einem Beobachter, der über das Einsteckelement hinwegschaut. Zumindest ein Abschnitt der oberen Fläche des Basissegments sollte ebenso im Sichtfeld desselben Beobachters liegen.
Die Anwendung eines leichten Drucks, beispielsweise eines Fingerdrucks, auf das Bogensegment dreht das Bogensegment um das flexible Scharnier. Unter einem ausreichenden Druck können die Biegungen, welche die Enden des Bogenabschnitts definieren, die Basis berühren, und die Lasche des Bogensegments kann mit dem Schlitz des Einsteckelements in Eingriff gelangen. Ein solcher Eingriff kann durch das Ausüben eines leichten Querdrucks auf den Einsteckabschnitt erleichtert werden, um den Einsteckabschnitt um seine Biegung zu drehen, wodurch ermöglicht wird, dass die Lasche das Einsteckelement frei passiert. Wenn die Lasche mit dem Schlitz ausgerichtet ist, kann der Druck, der auf das Einstecksegment ausgeübt wird, gelöst werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Lasche mit dem Schlitz in Eingriff gelangt und den Bogenabschnitt unter Spannung in einer verriegelten, geschlossenen Konfiguration hält, in der das Bogensegment das Basissegment überlagert.
Der Eingriff sollte robust genug sein, um Niveaus von Stößen und Schwingungen Stand zu halten, wie sie in Herstellungsumgebungen angetroffen werden können, und er sollte g-Belastungen zwischen 10 g und 100 g tolerieren, so dass die Einrichtung auf Einrichtungen wie etwa Industrieroboter angewendet werden kann, die solchen Beschleunigungen ausgesetzt sind.
In seiner verriegelten Konfiguration ist der Bogenabschnitt derart angeordnet, dass seine begrenzenden Biegungen die Basis berühren. Da sich der leicht gespannte SMA-Draht von Biegung zu Biegung erstreckt, steht der SMA-Draht ebenso mit der Basis in Kontakt und ermöglicht durch Wärmeleitung eine gute thermische Verbindung von der Basis zu dem SMA-Draht. Vorzugsweise kann der SMA-Draht durch geeignete Abschirmungen oder Abdeckungen gegenüber äußeren Umgebungseinflüssen isoliert werden, wie beispielsweise gegenüber Luftströmungen, Schweißspritzern oder anderen durch die Luft getragenen Verunreinigungen oder Schmiermittelsprühungen.
SMA-Legierungen wandeln sich über einen engen und speziellen Temperaturbereich von einer relativ weichen und leicht verformbaren Martensitphase mit geringem Modul in eine stärkere, gegenüber einer Verformung widerstandsfähige Austenitphase um. Bemerkenswerterweise ist die Verformung der Legierung unter der Voraussetzung, dass die maximale Verformung auf nicht mehr als ungefähr 8% Dehnung begrenzt ist, in deren Martensitphase reversibel und kann bei einer Umwandlung der SMA in den Austenit wiederhergestellt werden.
Daher wird der SMA-Draht zuerst durch das federartige, elastische Bogenelement während des Schritts der Verriegelung der Einrichtung um einen geeigneten Betrag gestreckt, indem die Lasche des Bogensegments in den Schlitz des Einstecksegments eingefügt wird. Anschließend wird die SMA-Legierung während einer Umwandlung infolge eines Überhitzungsereignisses der Vorrichtung schrumpfen und ihre Länge verringern, während sie eine Kraft ausübt, die ausreicht, um einen beliebigen Widerstand gegenüber einer solchen Schrumpfung zu überwinden und um die Lasche aus dem Schlitz zu ziehen.
Die Umwandlung kann hauptsächlich durch die Wahl des Legierungssystems derart ausgewählt werden, dass sie über ausgewählte Temperaturen auftritt, die von –100°C oder dergleichen bis ungefähr 200°C reichen. Durch eine geeignete Wahl der SMA-Legierung kann daher ein SMA-Draht derart ausgewählt werden, dass er sich bei Temperaturen zwischen ungefähr 50°C und 100°C umwandelt. Für die meisten Vorrichtungen und Komponenten ist ein solcher Temperaturbereich repräsentativ für einen normalen Betrieb, die spezielle Temperatur innerhalb dieses Bereichs variiert jedoch selbstverständlich von Maschine zu Maschine, und die Einrichtung kann mit einer geeigneten Wahl der SMA-Zusammensetzung bei einer beliebigen Temperatur arbeiten, bei der die SMA-Legierung eine Umwandlung durchläuft. Eine beliebige Temperatur oberhalb der speziellen Betriebstemperatur für ein spezielles Teil einer Vorrichtung oder Maschinenanlage kann ein Übertemperaturereignis darstellen. Daher wird die Umwandlung eines SMA-Drahts mit einem Umwandlungstemperaturbereich, der derart ausgewählt ist, dass er einer Temperatur entspricht, die leicht höher als das obere Ende von akzeptierbaren Maschinenbetriebstemperaturen ist, ein Maschinen-Übertemperaturereignis signalisieren.
Eine solche Umwandlung kann durch die vorstehend beschriebene Übertemperatureinrichtung detektiert werden. Durch einen geeigneten Ausgleich zwischen der Spannung, die durch den Bogenabschnitt des Bogensegments ausgeübt wird, und der Spannung, die durch den Austenit ausgeübt wird, wenn sich dieser zusammenzieht, kann der Radius des Bogenabschnitts eingestellt werden. Während einer Umwandlung zum Austenit nimmt der Radius ab. Durch eine geeignete Auswahl des Ausmaßes des Eingriffs der Lasche und der Länge des SMA-Drahts kann die Änderung in der Form des Bogenabschnitts ausreichend ausgeführt werden, um die Lasche aus dem Schlitz in dem Einsteckabschnitt herauszuziehen und aus dessen Eingriff zu bringen. Dies ermöglicht, dass die gespeicherte Torsionsenergie in dem Scharnierabschnitt das Bogensegment um das flexible Scharnier verschwenkt und dessen Unterseite zur Betrachtung freilegt. Für eine wiederholte Verwendung der Übertemperatureinrichtung ist es wichtig, dass die Dehnung, die auf den SMA-Draht während der Verriegelung ausgeübt wird, auf nicht mehr als ungefähr 8% seiner anfänglichen Länge begrenzt wird. Daher müssen die Länge des Bogenabschnitts, die Länge des SMA-Drahts und die Länge des Laschenabschnitts zusammenwirkend ausgewählt werden, um ein Lösen der Lasche unter Übertemperaturbedingungen sicherzustellen, während ein kontinuierlicher Eingriff der Lasche sichergestellt wird, wenn keine Übertemperaturbedingung existiert.
Wie vorstehend festgestellt wurde, umfasst die Übertemperatureinrichtung auch ein Flag-Element oder einen ähnlichen sichtbaren Indikator. Das Flag-Element bzw. die Flag-Elemente oder das Flag bzw. die Flags sind derart positioniert, dass sie sichtbar sein können, wenn sich das Bogensegment in seiner nicht verriegelten, im Allgemeinen aufrechten Anordnung befindet. Wenn sich das Bogensegment in seiner verriegelten, die Basis überlagernden Anordnung befindet, sind solche Flags gemäß der Konstruktion nicht sichtbar. Um deren Sichtbarkeit zu verbessern, kann das Flag mit einer hellen oder anderen Farbe versehen sein, um einen Kontrast bezüglich seiner Umgebung zu bilden und sich von dieser abzuheben. Da es beabsichtigt ist, dass die Einrichtung eine Überhitzung oder eine auf andere Weise anomale oder unerwünschte Temperatur signalisiert, kann das Flag rot oder orange sein oder eine andere Farbe aufweisen, die im Allgemeinen wahrgenommen wird, um eine Warnung oder eine Gefahr zu bezeichnen. Das Flag kann auch Indizien umfassen, um weitere Informationen zu übertragen, wie beispielsweise ein geeignetes Ansprechverhalten auf eine solche Warnung. Das Flag-Element kann separat und diskret sein und an dem Bogensegment derart an einem Ort angebracht werden, dass es zur leichteren Betrachtung im Wesentlichen vertikal herabhängen kann, oder es kann an zwei oder mehr Orten befestigt werden, um zur Form des Bogensegments zu passen. Bei einigen Ausführungsformen kann das an dem Bogensegment angebrachte Flag-Element in einer kompakten Konfiguration verstaut sein und sich zur Erleichterung der Betrachtung in eine größere Konfiguration entfalten oder auf andere Weise ausgefahren werden. Alternativ kann ein bestimmter Abschnitt an der Unterseite des Bogensegments lackiert oder auf andere Weise mit einer geeigneten, eine Warnung angebenden Beschichtung bedeckt werden, beispielsweise mit einem durch einen Klebstoff befestigten Aufkleber. Um die Aufmerksamkeit erregende Fläche des Flag-Elements zu maximieren und um dieses weniger empfindlich gegenüber der Betrachtungsrichtung zu machen, kann es bevorzugt sein, das Flag-Material auf denjenigen Abschnitt der Basis aufzutragen, welcher der Betrachtung ausgesetzt ist, wenn der Bogenabschnitt gelöst ist. Um eine Behinderung der Wärmeströmung von der Basis zu dem SMA-Draht zu vermeiden, sollte das Flag-Material auf der Basis derart positioniert sein, dass zumindest ein Streifen der Basis für eine direkte leitende thermische Verbindung von der Basis zum SMA-Draht unbedeckt gelassen wird.
Im Betrieb kann die Einrichtung durch ihre Basis an einem Teil einer Vorrichtung oder einer Maschine oder deren Gehäuse befestigt sein. Die Befestigung kann mechanisch unter Verwendung von Schrauben, Klemmen, Klammern oder ähnlichem erfolgen, um die Basis an der Vorrichtung auf eine Weise fest anzubringen, die eine gute thermische Verbindung zwischen der Vorrichtung unter Evaluierung und der Einrichtung über zumindest denjenigen Teil des Basisabschnitts sicherstellt, der mit dem SMA-Draht in thermischem Kontakt steht. Zusätzliche Prozeduren zum Verbessern der Güte des thermischen Kontakts und zum Maximieren der Wärmeübertragung durch Wärmeleitung von der Vorrichtungsoberfläche zu der Einrichtung können eine sorgfältige Reinigung der Vorrichtungsoberfläche an diesem Ort und die Verwendung einer Paste mit hoher thermischer Leitfähigkeit an der Grenzfläche insbesondere in dem Fall einer mechanischen Befestigung umfassen, bei der kein Klebstoff verwendet wird. Dies ist insbesondere wichtig, wenn lokale Oberflächenunregelmäßigkeiten, die eine Oberflächentextur, beispielsweise eine Textur bei Sandgusskomponenten, oder Markierungen zur maschinellen Bearbeitung auf der Maschinenoberfläche umfassen, die effektive Kontaktfläche zwischen der Vorrichtung und der Einrichtung verringern.
Alternativ kann die Basis durch Klebstoff mit der Einrichtung verbunden werden, beispielsweise unter Verwendung von doppelseitigen, thermisch leitenden Klebebändern wie etwa solchen, die Fachleuten auf dem Gebiet der Elektronik wohlbekannt sind. Wiederum können dickere, nachgiebigere Befestigungsbänder erforderlich sein, um einen engen thermischen Kontakt über die gesamte Vorrichtungsoberfläche aufrecht zu erhalten, wenn signifikante Oberflächenunregelmäßigkeiten oder eine übermäßige Rauheit festgestellt werden. Der Einfachheit halber kann die Einrichtung mit einem solchen Band geliefert werden, das zuvor aufgebracht wurde. Die befestigte Einrichtung wird anschließend verriegelt, indem das Bogensegment derart gebogen wird, dass seine Lasche mit dem Schlitz des Einsteckabschnitts in Eingriff gelangt. Diese Konfiguration, bei der das Flag oder der sichtbare Indikator verborgen ist, wird so lange aufrecht erhalten, wie die Maschinentemperatur unter dem Umwandlungstemperaturbereich der SMA gehalten wird. Es ist zu erwarten, dass das Vorhandensein der Einrichtung an der Maschinenoberfläche die Temperatur an diesem Ort stört, so dass eine geeignete Beziehung zwischen der Maschinen-Oberflächentemperatur mit der Einrichtung und ohne die Einrichtung erforderlich sein kann. Geeigneterweise wird der SMA-Umwandlungsbereich derart ausgewählt, dass er leicht höher liegt, beispielsweise um 5°C oder dergleichen, als die maximale erwartete Betriebstemperatur der Vorrichtung, so dass Maschinenvorgänge, bei denen die Temperaturen nicht höher als die erwartete Betriebstemperatur ansteigen, die Einrichtung nicht betätigen und das Flag-Element nicht sichtbar bleibt. Solche maximale Oberflächentemperaturen und Betriebstemperaturbereiche können auf eine beliebige geeignete Weise festgelegt werden, ein üblicherweise verwendeter Ansatz ist es jedoch, eine geeignet kalibrierte, nicht berührende Infrarotkamera zu verwenden. Bei dem Auftreten eines Übertemperaturereignisses wird die Einrichtung entriegelt, wodurch ermöglicht wird, dass der Scharnierabschnitt das Bogensegment dreht und das Flag zur Ansicht freilegt, um einen Beobachter zu alarmieren, so dass eine geeignete Maßnahme ergriffen werden kann.
Bei Anwendungen, bei denen ein Beobachter keine freie Sichtlinie zur Einrichtung zur Verfügung hat oder bei denen eine unmittelbare Benachrichtigung gewünscht ist, kann die Einrichtung ausgebildet sein, um einen elektronischen Alarm auszulösen. Beispielsweise könnte aufrechte Bogensegment einen Lichtstrahl unterbrechen, oder ein Magnet, der an dem Bogensegment angebracht ist, könnte dann, wenn sich die Einrichtung in ihrer offenen Position befindet, bei der das Bogenelement im Wesentlichen nach oben absteht, einen Annäherungsschalter schließen, neben anderen Möglichkeiten. Beide dieser Ereignisse könnten derart programmiert sein, dass sie eine sichtbare, hörbare oder elektronische Benachrichtigung bezüglich des Übertemperaturereignisses unter Verwendung eines oder mehrerer von beispielsweise Blinklichtern, Sirenen oder, wenn außerdem ein Computer angeschlossen ist, einem E-Mail-Alarm oder einer ähnlichen elektronischen Benachrichtigung auslösen. Eine solche Anordnung kann auch das Erfassen eines computerbasierten Protokolls für die Häufigkeit der Übertemperatur erleichtern.
Die Einrichtung kann in ihre anfängliche Konfiguration ohne Überhitzung zurückgestellt und in diese wiederhergestellt werden, in der das Flag verstaut ist und sich außerhalb der Sicht eines Beobachters befindet, indem der Bogenabschnitt wieder vorsichtig niedergedrückt wird, um die Lasche des Bogensegments wieder mit dem Schlitz des Einstecksegments in Eingriff zu bringen. Der SMA-Draht wird sich auf einer Temperatur, die geringer als die Überhitzungstemperatur ist, und in seiner leicht verformbaren Martensitphase befinden. Dadurch dient die elastische Verformung des Bogensegments, welche für den Eingriff zwischen Lasche und Schlitz erforderlich ist, auch dazu, den SMA-Draht auf seine beabsichtigte Länge zu strecken und diesen dafür vorzubereiten, auf ein zukünftiges Übertemperaturereignis anzusprechen, so dass die Einrichtung erneut betrieben werden kann, wie es beabsichtigt ist.
Andere Aufgaben, Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung darstellender Ausführungsformen beispielhafter vorliegender In-Situ-Übertemperatureinrichtungen und Umgebungen, in denen sie verwendet werden können, offensichtlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A–D zeigen in Perspektiv- und Schnittansichten eine Einrichtung mit einem ausfahrbaren Flag-Element oder einem ähnlichen sichtbaren Indikator zur Befestigung an einer Oberfläche einer Vorrichtung. In 1A ist das Flag in seiner ausgefahrenen Position gezeigt, und es ist sichtbar; in 1B ist das Flag in einer verstauten Konfiguration gezeigt, in der es nicht sichtbar ist. 1C zeigt eine Schnittansicht der Einrichtung in ihrer ausgefahrenen Konfiguration analog zu 1A, während 1D analog zu 1B eine Schnittansicht der Einrichtung in ihrer verstauten Konfiguration zeigt.
2A zeigt in einer Perspektivansicht die Einrichtung von 1A–D, die ferner Abschirmungs-/Barrieremerkmale umfasst, um Umgebungseinflüsse auf den SMA-Draht zu minimieren, indem der Zugang von Luft zu dem SMA-Draht eingeschränkt wird und indem ein Schutz gegen durch die Luft getragene Verunreinigungen vorgesehen ist. 2B zeigt in einer Perspektivansicht eine alternative Ausführungsform mit Basisplatte, die einen nach oben gebogenen Abschirmungsabschnitt umfasst.
3A zeigt in einer Längsschnittansicht, die teilweise aufgeschnitten und fragmentarisch geschnitten ist, eine zweiten Ausführungsform der Einrichtung, bei welcher der SMA-Draht unter der Einrichtungsbasis liegt und in einem geformten Kanal angeordnet ist, um den Zugang für Luft zu dem SMA-Draht zu beschränken und um einen Schutz gegen durch die Luft getragene Verunreinigungen vorzusehen. Ausführungsformen des geformten Kanals sind in den fragmentarischen Querschnittsansichten von 3B, die eine einfache Kanalstruktur darstellt, und von 3C gezeigt, die eine komplexere Kanalstruktur darstellt, wie sie auch in 3A gezeigt ist und Vorsprünge umfasst, um den Kontakt zwischen dem SMA-Draht und einer Vorrichtungsoberfläche zu verstärken.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGFORMEN
Die vorliegende Erfindung schafft Einrichtungen zur In-Situ-Überhitzungsdetektion, um laufende Maschinen und Vorrichtungen zu schützen. Die Einrichtung umfasst einen Körper, einen Formgedächtnislegierungsdraht (SMA-Draht) und einen sichtbaren Indikator oder ein sichtbares Flag-Element. Der Körper ist vorzugsweise aus einem einzelnen Teil einer Blechmetallfolie oder eines Beilagenblechs gebildet, die bzw. das bezüglich der Dicke von ungefähr 200 bis 800 Mikrometer reicht und geformt ist, um an einer Oberfläche einer Maschine angebracht zu werden. Die Folie oder das Beilagenblech weisen eine solche Federhärte auf, dass der geformte Körper elastisch verformt werden kann, um vorübergehend Energie zu speichern, ohne dass er eine permanente Verformung durchläuft oder eine permanente ”Einstellung” annimmt.
Geeigneterweise wird die Einrichtung an einer Maschinenoberfläche angeordnet, die eine Temperaturzunahme größer als diejenige, die einem normalen Betrieb zugeordnet ist, erfahren wird, wenn die Maschine eine Überhitzung erfährt. Die Überhitzungs-Detektionseinrichtung verwendet einen temperaturempfindlichen Formgedächtnislegierungsdraht (SMA-Draht), der in der Nähe der aufgeheizten Maschinenoberfläche positioniert ist. SMA-Materialien sind solche aus einer Gruppe von aktiven Materialien, die eine Änderung bezüglich der Form oder des Volumens erfahren, wenn sie in einen vorbestimmten Temperaturbereich aufgeheizt werden. Beim Durchlaufen einer solchem Form- oder Volumenänderung gibt das SMA-Material ein ”Flag” oder ein ähnliches sichtbares Element frei. Das Flag, das durch die gespeicherte elastische Energie des Körpers in eine leicht sichtbare Position getragen wird, dient dazu, einen Bediener oder Passanten bezüglich eines Übertemperaturereignisses zu alarmieren.
Ein solches Flag oder ein solcher sichtbarer Indikator kann im Wesentlichen eben und von geeigneter Form und Größe mit einer Oberflächenfärbung oder anderen Indizien sein. Typischerweise kann das Flag-Element im Wesentlichen rechteckig bezüglich der Form sein und als minimale Abmessung zumindest 1 Inch (2,54 cm) und als maximale Abmessung bis zu ungefähr 2 Inch (5,08 cm) aufweisen. Das Flag kann ein unabhängiger Körper sein, der beispielsweise aus Holz, Metall, Kunststoff oder Stoff hergestellt ist, oder es kann ein kontrastierender Bereich des Einrichtungskörpers sein, beispielsweise ein Abschnitt der Einrichtung, der lackiert wurde oder auf den ein reflektierendes Band aufgebracht wurde. Um Aufmerksamkeit zu erregen, weist das Flag typischerweise eine helle Farbe auf, und es kann bevorzugt rot oder gelb sein, da diese Farben im Allgemeinen Warnsignalen zugeordnet werden.
Es kann eine beliebige von einer Vielzahl von Formgedächtnislegierungen (SMAs) verwendet werden. SMAs können derart formuliert werden, größtenteils durch die Wahl der Legierungszusammensetzung, dass sie ihre formverändernde Phasenumwandlung bei einer vorausgewählten Temperatur (oder über einen engen Temperaturbereich) durchlaufen, und dadurch können sie derart maßgeschneidert werden, dass sie eine solche Umwandlung bei einer Temperatur durchlaufen, die zum Anzeigen einer bevorstehenden Überhitzung geeignet ist, das heißt, dass sie Temperaturen anzeigen, die oberhalb des Bereichs liegen, der während des normalen Betriebs der Maschine oder Vorrichtung angetroffen wird, an der sie befestigt sind. Das Formgedächtnisverhalten wurde bei einer großen Anzahl von binären und ternären Legierungssystemen beobachtet, die Ni-Ti, Cu-Zn-Al, Cu-Al-Ni, Ti-Nb, Au-Cu-Zn, Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Si, Ag-Cd, Cu-Sn, Cu-Zn-Ga, Ni-Al, Fe-Pt, Ti-Pd-Ni, Fe-Mn-Si, Au-Zd und Cu-Zn umfassen, und die Phasenumwandlung kann über den Temperaturbereich zwischen ungefähr –100°C bis ungefähr +150°C oder dergleichen erfolgen, wobei sich spezielle Legierungen bei bis zu ungefähr 250°C umwandeln.
Von diesen vielen Zusammensetzungen genießen die Legierungen von Nickel und Titan mit nahezu gleichen atomaren Anteilen, die üblicherweise als Nitinol bekannt sind, die breiteste Verwendung, sogar bei diesen jedoch können geringfügige Änderungen in der Zusammensetzung signifikante Unterschiede bezüglich der Umwandlungstemperatur bewirken. Beispielsweise kann eine Änderung des Nickel/Titan-Verhältnisses der Legierung von ungefähr 0,96 auf ungefähr 1,04 die Umwandlungstemperatur von ungefähr +70°C auf ungefähr –100°C verändern. Ferner wurde gezeigt, dass relativ moderate Hinzufügungen von Fe, V, Mn, Co, Cu, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re und Pt ebenso die Umwandlungstemperatur bei ternären und quartären Legierungen beeinflussen. Daher ist es machbar, die Eigenschaften einer SMA derart ”maßzuschneidern”, dass die Umwandlung bei einer beliebigen vorausgewählten Temperatur erfolgt, die am besten mit der Maschinen- oder Vorrichtungstemperatur korreliert, welche die zuverlässigste Angabe eines Überhitzungszustands liefert, der dann, wenn er nicht korrigiert oder verbessert wird, letztlich zu einem Ausfall der Maschine führen könnte. Geeigneterweise reichen solche Maschinentemperaturen von ungefähr 50°C bis 100°C, ein Bereich, der gut zu den Fähigkeiten der vorstehenden Legierungssysteme im Allgemeinen und zu Nickel-Titan-Legierungen im Besonderen passt. Es ist einzusehen, dass andere Herstellungsaktivitäten, beispielsweise Anwendungen zur Lebensmittelverarbeitung, Einrichtungen erfordern können, die über einen höher liegenden oder niedriger liegenden Temperaturbereich betreibbar sind.
Diese Form ändernde Phasenumwandlung der SMA leistet mechanische Arbeit. Bei den Einrichtungen, die nachstehend beschrieben sind, kann diese mechanische Arbeit darauf ausgerichtet werden, eine Verriegelung zu lösen und dadurch die Freigabe und Positionierung eines Alarm gebenden Flag-Elements zu ermöglichen, um eine Überhitzung in einer Herstellungsmaschine anzuzeigen. Die Verriegelung kann dann, sobald sie gelöst ist, nur manuell zurückgestellt werden. Daher kann ein Übertemperaturalarm, sobald er eingeleitet wurde, nicht dadurch rückgängig gemacht werden, dass lediglich anschließend die Temperatur verringert wird, sondern er erfordert eine aktive Beteiligung eines Bedieners.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Einrichtung ausgebildet sein, um einen Schalter in einer Alarm gebenden elektrischen Schaltung zu schließen, so dass ein alternatives oder zusätzliches Alarmmittel, wie beispielsweise eine Leuchte, eine Sirene oder ein Signal, das einen Computeralarm einleitet, beispielsweise mittels einer E-Mail oder einer Textnachricht, ausgelöst werden kann. Eine solche Ausführungsform kann in gefährlichen Umgebungen bevorzugt sein, in denen ein Zugang für einen Beobachter eingeschränkt oder begrenzt sein kann, oder dort, wo keine freie Sichtlinie zu einem bevorzugten Ort für eine Anbringung der Einrichtung vorhanden ist.
Da die SMA-Betätigungselemente dieser Überhitzungseinrichtungen auf die Vorrichtungstemperatur ansprechen, ist es wesentlich, dass ein effektiver thermischer Kontakt zumindest zwischen dem Aktuatorabschnitt der Einrichtung und der Herstellungsvorrichtung, die durch diese geschützt werden soll, bewirkt wird.
1A–D stellen eine beispielhafte Überhitzungs-Detektionseinrichtung dar, die in 1A und 1C in ihrer Konfiguration mit ausgefahrenem Flag zur Anzeige einer Übertemperatur und in 1B und 1D in ihrer Konfiguration mit verstautem Flag gezeigt ist. Wie es gezeigt ist, umfasst die Überhitzungs-Detektionseinrichtung einen einheitlichen Körper, der mehrere Segmente umfasst und aus einem einzigen Blech eines Materials hergestellt ist, das durch Biegen geformt wird. Es ist einzusehen, dass ein ähnlicher Körper als eine Baugruppe geformt werden kann. Das heißt, dass mehrere Blechteile jeweils in der Form eines oder mehrerer aneinander anliegender Segmente hergestellt und anschließend miteinander verbunden werden können, beispielsweise durch Punktschweißen, um eine zusammengefügte Struktur zu bilden, die in der Lage ist, im Wesentlichen identisch wie der einheitliche Körper zu funktionieren, der nachstehend beschrieben ist.
In 1A ist eine einheitliche Einrichtung 10 gezeigt, die aus einem dünnen Blech oder einer dünnen Folie mit einer Dicke von 200 bis 800 Mikrometer und mit einer Federhärte hergestellt ist. Die Federhärte muss derart beschaffen sein, dass sie der Folie ermöglicht, in einem engen Biegeradius gebogen zu werden, und sie kann durch eine Wärmebehandlung erreicht werden, wie beispielsweise in reinem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt (beispielsweise AISI-Stahl der Klasse 1074) oder in einem Legierungsstahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt (beispielsweise AISI-Stahl der Klasse 5160), oder durch Kaltbearbeitung, wie beispielweise in einem halb gehärteten, dreiviertel gehärteten oder vollständig gehärteten, kalt gewalzten Blech beispielsweise der Edelstahllegierung 301 oder 304. Bei Anwendungen in einem niedrigeren Temperaturbereich kann ebenso Phosphorbronze geeignet sein, deren Verwendung ist jedoch im Allgemeinen auf 100°C oder dergleichen begrenzt.
Die Einrichtung umfasst einen Körper 10 mit einem Basissegment 11, einem Einstecksegment 21, einem Bogensegment 41, einem Scharnierabschnitt 61 und einem Flag-Element 50. Das Basissegment 11 umfasst eine Basisplatte 12, die, wie es gezeigt ist, breiter als das darüberliegende Bogensegment 41 und das Einstecksegment 21 ist, teilweise um Grate 16 und Rippen 14 unterzubringen. Die Grate 16 und die Rippen 14 tragen zur Steifigkeit der Basis 11 bei, und die Grate 16 dienen ferner dazu, das Eindringen von Verunreinigungen, wie beispielsweise von Schmiermitteln oder festem Schmutz, in den inneren Abschnitt, demjenigen Abschnitt unterhalb des Bogensegments 41, der Basisplatte 12 zu begrenzen. Die Grate 16 und die Rippen 14 sind optional und können weggelassen werden, wenn es gewünscht ist, die Grundfläche der Einrichtung zu verkleinern, und/oder wenn das Eindringen von Verunreinigungen und die Steifigkeit des Basissegments nicht von Bedeutung sind.
Das Einstecksegment 21, das an dem Basissegment 11 an einer Biegung 18 befestigt ist, umfasst einen flachen Abschnitt 20, der einen Schlitz 22 beinhaltet und an einer Biegung 24 mit einem flachen Abschnitt 26 verbunden ist. Das Einstecksegment 21 steht im Wesentlichen nach oben ab, wobei die Abschnitte 20 und 26 bezüglich der Vertikalen entgegengesetzt geneigt sind, um einen auskragenden Fuß zum Einrasten, der um die Biegung 18 drehbar ist, für einen Eingriff einer Lasche 48 zu bilden.
Der Scharnierabschnitt 61 umfasst eine Reihe von flachen Abschnitten mit dazwischenliegenden Biegungen, welche zusammenwirken, um eine Drehung des Bogensegments 41 bezogen auf das Basissegment 11 zu ermöglichen. Speziell umfasst der Scharnierabschnitt 61 eine Biegung 28, die Befestigungslinie des Scharnierabschnitts 61 und des Basissegments 11, einen geneigten Abschnitt 30, eine Biegung 32, die den geneigten Abschnitt 30 mit einem entgegengesetzt geneigten Abschnitt 34 verbindet, und eine Biegung 36, welche die Befestigungslinie mit einem nahezu horizontalen Abschnitt 38 ist.
Das Bogensegment 41 ist mit dem Scharnierabschnitt 61 an einer Biegung 40 verbunden und umfasst einen Bogenabschnitt 42, eine Biegung 44, einen nicht gebogenen Abschnitt 46, eine Biegung 58 und eine aufwärts gebogene Lasche 48. An dem Körper 10 ist ein SMA-Draht 54 an dem Bogenabschnitt 41 befestigt. In dieser und den nachfolgenden Zeichnungen wird der SMA-Draht in seiner Austenit- oder Hochtemperaturphase als Draht 54 bezeichnet; der SMA-Draht in seiner Niedrigtemperatur-Martensitphase wird als SMA-Draht 54' bezeichnet. Es ist einzusehen, dass sich der SMA-Draht in der erhöhten Position, die in 1A gezeigt ist, nicht in Kontakt mit der Basisplatte 12 befindet und daher abkühlen und sich schließlich in seine Niedrigtemperatur-Martensitform umwandeln wird. Die Figur sollte jedoch derart interpretiert werden, dass sie die Phase des Drahts unmittelbar bei der Betätigung angibt. Der SMA-Draht 54 ist an Orten 52 und 52' an dem flachen Abschnitt 38 (des Scharnierabschnitts 61) bzw. an dem flachen Abschnitt 46 (des Bogenabschnitts 41) befestigt. Ein beliebiges geeignetes Mittel zum Befestigen des SMA-Drahts an dem Körper 10 kann verwendet werden, einschließlich von Klebstoffen und Punktschweißen sowie eines mechanischen Eingriffs zwischen dem SMA-Draht und dem Körper. Der SMA-Draht kann für einen sicheren Eingriff mit dem Körper 10 durch die Anwendung von gecrimpten Laschen an seinen Enden vorbereitet werden, falls dies erforderlich ist.
Der SMA-Draht 54 ist an den Biegungen 40 und 44 derart getragen, dass er eine Sehne des Kreissegments bildet, das durch den Bogenabschnitt 42 definiert ist – siehe auch die Schnittansicht von 1C. Ebenso ist an dem Bogenabschnitt 41 ein Flag-Element 50 befestigt, das hier derart gezeigt ist, dass es an dem flachen Abschnitt 46 befestigt ist und sich abwärts unter die Biegung 44 erstreckt. Das Flag-Element 50 ist für einen Beobachter leicht sichtbar, der von einem Blickwinkel des Einsteckabschnitts 21 aus in Richtung des Scharnierabschnitts 61 schaut. Ein Übertemperaturalarm kann noch auffälliger gemacht werden, indem ein zusätzlicher Aufkleber oder eine zusätzliche Beschichtung, der bzw. die eine Meldung abgeben, wie beispielsweise Aufkleber 150, die in Durchsicht in 1A gezeigt sind, auf einen bestimmten Abschnitt der Basisplatte 12 aufgebracht werden, welcher durch das Bogensegment überlagert wird. Das Aufbringen eines beliebigen solchen die Aufmerksamkeit erregenden Merkmals sollte die leitende thermische Verbindung zwischen der Basisplatte 12 und dem SMA-Draht 54', das heißt mit dem SMA-Draht in seiner Martensitform, nicht beeinträchtigen. Das Flag-Element 50 ist hier als ein relativ nachgiebiges Flächenelement gezeigt, das möglicherweise aus Metall oder Kunststoff besteht und an dem Abschnitt 46 befestigt ist, es ist jedoch einzusehen, dass dies nur beispielhaft ist. Andere Ausführungsformen des Flag-Elements umfassen eine gewebte oder nicht gewebte Struktur oder einen Stoff, die bzw. der entweder von dem Abschnitt 46 oder von dem Scharnier 44 herunterhängt, und eine Farbe oder ein Aufkleber, die bzw. der direkt auf diejenige Oberfläche des Abschnitts 46 aufgebracht wird, an der das Flag-Element 50 befestigt ist. Das Flag-Element 50 kann auch von erheblich größerer Abmessung sein, wenn es in einem zusammengerollten oder gefalteten Zustand verstaut werden kann, aber beispielsweise unter einer Federwirkung während eines Übertemperaturereignisses ausgerollt oder entfaltet werden kann, wenn es in seine eine Meldung abgebende Konfiguration gebracht wird.
Der Abschnitt 46 endet in der Lasche 48, welche derart bemessen ist, dass sie in einen Schlitz 22 des Einstecksegments 21 passt, und welche an einer Biegung 58 derart gebogen ist (was am besten in den Schnittansichten von 1C und 1D zu sehen ist), dass die Biegung 58, sobald die Lasche 48 in den Schlitz 22 eingefügt ist, mit einer Lippe 23 des Schlitzes in Eingriff gelangen und dadurch einem unbeabsichtigten Lösen der Lasche 48 aus dem Schlitz 22 entgegenwirken kann. Es sollte kein solches unbeabsichtigtes Lösen unter den Stoß- und Schwingungsbedingungen auftreten, die für den Schwermaschinenbau typisch sind, oder unter g-Lasten von bis zu 100 g, so dass die Einrichtung an Vorrichtungen verwendet werden kann, die großen Beschleunigungen ausgesetzt sind.
Die Ausübung eines Drucks in Abwärtsrichtung auf das Bogensegment 41, beispielsweise an der Biegung 44, verschwenkt oder dreht das Segment um den Scharnierabschnitt 61 durch das zusammenwirkende Ansprechen der Abschnitte 30, 34 und 38 sowie der Biegungen 28, 32 und 36. Die kontinuierliche Ausübung des Drucks auf diese Weise bewirkt, dass die Fläche 47, die Unterseite der Lasche 48, die Fläche 25 berührt, die nach oben ausgerichtete Seite des Abschnitts 26 auf dem Einstecksegment 21. Die relative Neigung der Flächen 47 und 25 erzeugt eine Querkraft, die im Wesentlichen parallel zu dem Basissegment 11 wirkt und dazu dient, das Einstecksegment 21 mit seiner ausgekragten Fußgeometrie zum Einrasten um die Biegung 18 zu drehen, wodurch eine Möglichkeit dafür geboten wird, das Bogensegment 41 noch weiter niederzudrücken und um den Scharnierabschnitt 61 zu drehen. Bei einer weiteren Ausübung des Drucks wird die Lasche 48 ausreichend niedergedrückt, um mit dem Schlitz 22 in dem Einstecksegment 21 in Eingriff zu gelangen, wodurch die Querlast an dem Einstecksegment abgeschwächt wird und ermöglicht wird, dass dieses ”zurückschnappt” und dadurch die Lasche 48 in dem Schlitz 22 einschließt. Die leichte Aufwärtsneigung der Lasche 48 relativ zum Abschnitt 46, die aus der Biegung 58 resultiert, dient dazu, die Lippe 23 des Schlitzes 22 mit der Biegung 58 in Eingriff zu bringen (1D) und einem spontanen Herausziehen der Lasche 48 aus dem Schlitz 22 entgegenzuwirken. Bei dieser Konfiguration ist das Flag-Element 50 nicht sichtbar, und in dieser Konfiguration kann die Einrichtung 10' (1B, 1D) an einer Maschine oder einer anderen Vorrichtung zur Vorbereitung geeignet befestigt werden, um ein Übertemperaturereignis zu detektieren. In dieser Konfiguration befindet sich der SMA-Draht 54' in seiner Niedrigtemperatur-Martensitphase. Vorzugsweise wird die Einrichtung mit ausgefahrenem Bogensegment 41 an der Vorrichtung installiert, so dass ein beliebiger erforderlicher Befestigungsdruck auf die oberseitige Fläche der Basisplatte 12 und nicht auf den Scharnierabschnitt 61 oder eines oder beide von dem Bogensegment 41 und dem Einstecksegment 21 ausgeübt werden kann. Sobald sie installiert ist, kann die Einrichtung anschließend verriegelt werden, indem die Lasche 48 mit dem Schlitz 22 in Eingriff gebracht wird.
Wie in 1B und 1D zu sehen ist, dient die Scharnierwirkung des Scharnierabschnitts 60 in Verbindung mit der generellen Nachgiebigkeit und Flexibilität der Einrichtung 10 dazu, sicherzustellen, dass die Biegungen 40 und 44 mit einer Fläche 15 der Basisplatte 12 in Kontakt gebracht werden. Spezieller wird der SMA-Draht 54', da der SMA-Draht 54' an der Fläche der Biegungen 40 und 44 getragen ist, in engem Kontakt mit der Fläche 15 gehalten, so dass eine ausgezeichnete Wärmeübertragung von dem Basissegment 11 auf den SMA-Draht 54' erreicht werden kann.
Die Einrichtungskonfiguration 10, die in 1B und 1D gezeigt ist, repräsentiert die Konfiguration bei einer Temperatur, die nicht ausreicht, um eine Umwandlung des SMA-Drahts zu bewirken, so dass dieser in seinem leichter verformbaren Zustand bei niedriger Temperatur und mit niedrigerem Modul bleibt. Beim Erreichen einer Temperatur oder eines Temperaturbereichs, bei dem eine Umwandlung auftritt und der vorausgewählt ist, um ein Übertemperaturereignis anzugeben, versucht der SMA-Draht 54', seine Länge zu verringern, und übt dabei eine ausreichende Kraft zum Verschieben der Biegung 44 in Richtung der Biegung 40 aus, wodurch der Radius des Bogenabschnitts 42 verringert und die Lasche 48 aus dem Schlitz 22 zurückgezogen wird. Wenn sich der Draht 54' vollständig umformt, löst sich die Lasche 48 vollständig aus dem Schlitz 22, wodurch ermöglicht wird, dass der durch die Torsion gespannte Scharnierabschnitt 61 das Bogensegment 41 mit Kraft in seine erhöhte Position dreht, wie sie in 1A gezeigt ist, und das Flag 50 sowie optional das Flag 150 für einen geeignet positionierten Beobachter offenlegt, so dass eine geeignete Abhilfemaßnahme ergriffen werden kann. Sobald die Abhilfemaßnahme abgeschlossen ist, kann die inzwischen abgekühlte Einrichtung, die den SMA-Draht 54 in seiner leicht verformbaren Martensitphase umfasst, leicht zurückgestellt werden.
Es ist einzusehen, dass das Schrumpfen des SMA-Drahts und die Geometrie des Bogenabschnitts des Bogensegments bei der Ermittlung des Ausmaßes der Querverschiebung des Bogensegments Wechselwirken. Die Querverschiebung muss ausreichend sein, um das Lösen der Lasche sicherzustellen, wenn ein Übertemperaturzustand die Umwandlung des SMA-Drahts bewirkt. Um jedoch das Lösen der Lasche zu minimieren, wenn kein Übertemperaturzustand vorliegt, beispielsweise bei Schwingungen, einem Auftreffen von Verunreinigungen oder anderen mechanischen Wechselwirkungen, wie sie in einer Herstellungsumgebung auftreten können, ist ein beträchtliches Eindringen der Lasche in den Schlitz wünschenswert. Wenn die Einrichtung ferner wiederholt verwendet und zurückgestellt werden soll, wie es vorstehend beschrieben ist, sollte die Streckung, die auf den SMA-Draht während des Zurückstellens ausgeübt wird, ungefähr 8% nicht überschreiten. Somit wirken die SMA-Drahtlänge, die Konstruktion des Bogenabschnitts und die Länge für das Einfügen der Lasche in den Schlitz zusammen, um eine Konstruktion zu ergeben, die einen Übertemperaturzustand zuverlässig angibt, aber einem Betrieb in der Abwesenheit eines Übertemperaturzustands entgegenwirkt.
Die spezielle Implementierung der Einrichtung, die in 1A–D dargestellt ist, wurde mit einer gewissen Detaillierung beschrieben, es ist jedoch einzusehen, dass die gezeigten Konstruktionsdetails zur Veranschaulichung und nicht als Einschränkung gedacht sind. Beispielsweise kann das Einstecksegment 21 lediglich einen einzelnen geneigten flachen Abschnitt anstelle der zwei gezeigten entgegengesetzt geneigten Abschnitte (20 und 22) umfassen. Auf ähnliche Weise kann der Bogenabschnitt 42 ausgedehnt sein, um die Biegung 44 zu beseitigen oder um die Länge der Abschnitte 38 (des Scharnierabschnitts 61) und/oder des Abschnitts 46 zu verringern, während der Scharnierabschnitt 61 ausgebildet sein kann, um mehr oder weniger Biegungen und flache Abschnitte zu umfassen. Der Basisabschnitt kann mit sich abwärts oder aufwärts erstreckenden Flügeln oder Trägern geformt sein oder für eine stabilere Anbringung an einer gekrümmten Oberfläche geformt sein, oder er kann geöffnete oder geschlitzte Merkmale aufweisen, um seine Steifigkeit in einer bestimmten Richtung für eine Anwendung bei zylindrischen Oberflächen mit kleinem Krümmungsradius wie beispielsweise bei einem Motorgehäuse zu verringern. Diese Änderungen und Modifikationen können ohne Nachteil für die Funktionalität und die Effektivität der Einrichtung ausgeführt werden, und alle solche detaillierten Modifikationen der Einrichtung werden derart in Betracht gezogen, dass sie in den Umfang der Erfindung fallen.
Es kann Fälle geben, bei denen eine unmittelbare Benachrichtigung über eine Überhitzung erforderlich oder bevorzugt ist. Oder es kann eine Anordnung der Einrichtung, die für eine thermische Evaluierung einer Maschine oder Vorrichtung geeignet ist, für eine visuelle Beobachtung weniger optimal sein. Oder es kann die Einrichtung in einer Umgebung mit Biogefährdung oder Strahlengefahr oder in ähnlichen Bereichen Anwendung finden, in denen eine regelmäßige visuelle Überwachung der Einrichtung herausfordernd oder unbequem ist. Unter diesen Verwendungsszenarien kann die Einrichtung in Verbindung mit einem Sensor verwendet werden, der geeignet ist, um das Lösen der Lasche 48 aus dem Schlitz 22 und die resultierende Erhöhung des Flags 50 in eine Sichtposition zu detektieren. Geeignete Sensoren können einen Lichtstrahl und einen Sensor umfassen, die derart angeordnet sind, dass der Lichtstrahl durch das erhöhte Bogensegment 42 unterbrochen wird; einen Magnet, der derart an dem Bogensegment 42 angebracht ist, dass er dann, wenn das Bogensegment 42 erhöht wird, einen magnetischen Schalter schließt oder einen Halleffektsensor auslöst; und einen kapazitiven Annäherungsschalter, der positioniert ist, um auf das erhöhte Bogensegment 42 anzusprechen, neben vielen anderen. Sobald eine Erhöhung des Bogensegments 42 detektiert wird, kann ein beliebiger der erwähnten Schalter/Sensoren in eine Alarm gebende elektrische Schaltung eingebunden werden, um zu liefern: eine hörbare Warnung, beispielsweise unter Verwendung einer Sirene; eine entfernte visuelle Warnung, beispielweise unter Verwendung eines blitzenden Stroboskoplichts mit hoher Intensität; oder von einem Computer stammende Warnungen mittels einer Kombination aus Telefon, Pager, E-Mail und Social Media, neben anderen.
2A zeigt weitere Verfeinerungen und Ausführungsformen der Einrichtung. Bei dieser Ausführungsform ist der SMA-Draht abgeschirmt, um den Einfluss von Umgebungsbedingungen zu minimieren, beispielsweise von Luftströmungen, wie sie durch eine Konvektion bei Eigenkühlung entstehen oder aus der Wirkung einer Entlüftung oder von kühlenden Ventilatoren resultieren. Diese Umgebungsfaktoren könnten ansonsten die Temperatur des SMA-Drahts beeinflussen und bewirken, dass sich seine Temperatur von derjenigen der Oberfläche der Basisplatte unterscheidet, an der er anliegt. Der SMA-Draht 54' wird durch eine nachgiebige, flexible Abdeckung 70 direkt überlagert, die dafür vorgesehen ist, Luftströmungen von einem Kontakt mit dem Draht auszuschließen, welcher Kontakt die Drahttemperatur künstlich erhöht oder verringert und dadurch fehlerhafte positive oder fehlerhafte negative Angaben bewirkt. Geeignete Abdeckungen könnten ein nicht gewebter Stoff oder geschlossene Zellenpolymerschäume umfassen. Solche Strukturen und Schäume können an dem Bogensegment 41 zwischen dem Bogenabschnitt und dem SMA-Draht und der Abdeckung des SMA-Drahts im Wesentlichen entlang dessen gesamter Länge angebracht sein, ohne die Masse und die Steifigkeit des Bogensegments merklich zu verändern. Wo Schweißspritzer, geschmolzenes Material, das bei einem Schweißvorgang ausgestoßen wird, ein Problem sein können, kann die Schaumzellenabdeckung über einen Abschnitt ihrer Länge durch eine Abschirmung einer dünnen Metallfolie oder eines Beilagenblechs 72 abgedeckt und geschützt werden. Es ist im Allgemeinen bevorzugt, dass die Abschirmung 72 kürzer als die Abdeckung 70 und durch die Abdeckung 70 getragen ist, um eine übermäßige Versteifung des Bogensegments 41 zu vermeiden. Wenn eine solche Abschirmung an dem Bogenabschnitt 42 angebracht ist, sollte sie nur an einem Ende befestigt sein, um wiederum eine übermäßige Versteifung des Bogenabschnitts 42 zu vermeiden. Wenn sie ohne Vorhandensein der Abdeckung 70 verwendet wird, kann die Abschirmung 72 die Form eines umgekehrten ”V” aufweisen, um Schweißspritzer besser auszuschließen. Unter harten Bedingungen kann eine Abdeckung verwendet werden, die in der Lage ist, die gesamte Einrichtung einzuhüllen, und ausreichend leicht ist, um den Betrieb der Einrichtung und die Erhöhung des Bogensegments unter Übertemperaturbedingungen nicht zu stören.
2B zeigt eine Einrichtung mit einer alternativen Ausführungsform der Basisplatte. Bei dieser Konfiguration ist derjenige Abschnitt der Basisplatte 12, der sich außerhalb des Bogenabschnitts 42 befindet, nach oben ausgerichtet, um eine Wand 112 zu bilden. Die Wand 112 kann dazu dienen, den Zugang von Luftströmungen oder Verunreinigungen zu dem SMA-Draht 54' zu blockieren, und sie kann eine kosteneffektivere Lösung zum Überwinden von Umgebungseinflüssen als die direkt aufgebrachten Abdeckungen 70 und 72 bieten.
Das Basissegment 11 kann an der Vorrichtung auf eine beliebige geeignete Weise befestigt werden. Dies kann eine mechanische Befestigung umfassen, wie beispielsweise Anschrauben und Anklemmen oder eine Verbindung mittels Klebstoff. Üblicherweise ist ein Anklemmen unter Verwendung von C-Klemmen oder Schlauchklemmen oder eine Verbindung mittels Klebstoff bevorzugt, da keine Modifikation der Maschine oder Vorrichtung erforderlich ist und diese ein leichtes Entfernen zulassen.
Die ausgewählten Befestigungsverfahren sollten eine gute Wärmeübertragung von der Vorrichtung zu der Basisplatte der Einrichtung ermöglichen. Daher sollte der Ansatz zumindest sicherstellen, dass die Oberfläche der Vorrichtung das Basissegment der Einrichtung zumindest über denjenigen Abstand der Basisplatte berührt, der mit dem SMA-Draht in Kontakt steht. Die thermische Verbindung zwischen der Einrichtung und der Vorrichtung kann durch das Hinzufügen einer Wärmeleitpaste oder eines ähnlichen Materials verbessert werden, und dies kann erforderlich sein, wenn die Oberfläche der Vorrichtung derart rau ist, dass die Kontaktfläche eingeschränkt ist. Wenn eine Befestigung mittels Klebstoff verwendet wird, sollte nur ein Klebeband mit hoher thermischer Leitfähigkeit verwendet werden. Im Allgemeinen wird ein dünnes Band verwendet, um die thermische Leitfähigkeit zu verbessern, wenn jedoch die Rauhigkeit der Oberfläche ein Problem ist, kann die Verwendung eines dickeren, nachgiebigeren Befestigungsbandes erforderlich sein, um einen engen thermischen Kontakt über die gesamte Oberfläche der Vorrichtung aufrecht zu erhalten.
Es ist einzusehen, dass die lokale Temperatur der Maschine oder Vorrichtung durch die Anwendung der Einrichtung verändert wird, und eine geeignete Anpassung der SMA-Umwandlungstemperatur sollte ausgeführt werden, um diese Veränderung widerzuspiegeln. Als ein Beispiel war die aufgezeichnete Temperatur der Hülle einer speziellen Maschine um ungefähr 2,5°C erhöht, wenn die Einrichtung aufgebracht wurde. Wenn ein Klebstoff verwendet wird, um die Einrichtung an der Maschine zu befestigen, sollte der Klebstoff eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen. Es können einige kommerziell verfügbare doppelseitige Bänder geeignet sein, die zur Verwendung durch die Elektronikindustrie entwickelt wurden.
3A zeigt im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform, bei welcher der SMA-Draht unter dem Basissegment 12' in einem umschlossenen Kanal, einem Kanal 13, positioniert ist, der im Querschnitt in 3B und 3C gezeigt ist. Bei einer solchen Anordnung ist der SMA-Draht 54, das heißt in seinem Hochtemperatur-Austenitzustand, an einem Ende 64 an dem Basissegment 12' und an einem zweiten Ende 66 an einem flachen Segment 26 des Einstecksegments 21 angebracht. Ein Vorsprung 62 ist optional, er dient aber dazu, die Kraft besser auszurichten, die aus der Kontraktion resultiert, die mit der Umwandlung des SMA-Drahts verbunden ist, um das Einstecksegment 21 zum Lösen der Lasche 48 aus dem Schlitz 22 um die Biegung 18 zu verschwenken und um zu ermöglichen, dass das Bogensegment 41 seine erhöhte Position mit sichtbarem Flag annimmt.
Wie es in 3B gezeigt ist, ist der SMA-Draht 54 bei einer Ausführungsform in dem Kanal 13 in Kontakt mit dem Basissegment 12', aber nicht in Kontakt mit der Oberfläche der Vorrichtung angebracht. Eine solche Konfiguration kann die Herstellung vereinfachen, aber eine Ermittlung einer Korrelation zwischen der Oberflächentemperatur der Vorrichtung und der Temperatur des SMA-Drahts erfordern. Wenn ein direkter Kontakt zwischen dem SMA-Draht 54 und der Oberfläche der Maschine erforderlich ist, kann die Form des Kanals 13 an zwei oder drei Orten derart angepasst werden, dass sie einen konvexen Vorsprung in Abwärtsrichtung oder eine im Wesentlichen sphärische abwärts ausgerichtete Vertiefung 113 umfasst, die in 3C und in 3A gezeigt ist. Die Vorsprünge 113 dienen dazu, den Draht 54 zu tragen und ihn weg von einem Kontakt mit dem Kanal 13 und in einen Kontakt mit der Maschinenfläche zu verschieben. Die Vorsprünge 113 können flache Einkerbungen oder ähnliche Merkmale umfassen, die nicht gezeigt sind, um die Querausrichtung des Drahts zu fixieren.
Ausführungsformen der Erfindung wurden unter Verwendung bestimmter veranschaulichender Beispiele beschrieben, der Umfang der Erfindung ist jedoch nicht auf solche veranschaulichenden Beispiele beschränkt.

Claims

Wiederverwendbare Einrichtung zur Anordnung in thermischer Verbindung mit einer Maschine, wobei die Einrichtung dazu dient, einen Überhitzungszustand in der Maschine zu detektieren und zu melden, wenn die Maschine betrieben wird oder betrieben wurde; wobei die Einrichtung umfasst: einen einheitlichen Blechmetallkörper, der aus einem Metallblech mit einer Federhärte gebildet und an mehreren Orten gebogen ist, um einen geformten Körper mit mehreren Segmenten zu erzeugen, wobei der Körper ein Basissegment umfasst, wobei das Basissegment für einen Kontakt von Oberfläche zu Oberfläche mit der Maschine ausgebildet ist; einen Formgedächtnislegierungsdraht (SMA-Draht), der eine Umwandlung von einem Martensit zu einem Austenit und eine Formänderung durchläuft, wenn er auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt wird, die einen Überhitzungszustand in einer Maschine angibt, wobei der SMA-Draht ein erstes und ein zweites Ende aufweist und an seinen Enden an dem geformten Blechmetallkörper derart geeignet befestigt ist, dass der SMA-Draht in thermischer Verbindung mit der Maschine positioniert ist; und wobei der Blechmetallkörper ferner umfasst: ein flexibles Bogensegment mit einem Flag-Element, wobei das flexible Bogensegment durch einen verdrehbaren Scharnierabschnitt mit dem Basissegment verbunden ist, wobei das Flag-Element einen Oberflächenbereich zum Anzeigen einer sichtbaren Angabe einer Überhitzung in der Maschine aufweist, wobei das Bogensegment in einer verstauten Position in der Einrichtung gehalten wird, wenn die Maschine keinen Überhitzungszustand erfährt, wobei das Flag-Element nicht sichtbar ist, wenn sich das Bogensegment in seiner verstauten Position befindet, wobei das Bogensegment durch eine Aktivierung des SMA-Drahts aus seiner verstauten Position freigebbar ist, wenn der SMA-Draht durch die thermische Verbindung mit der Maschine auf seine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt wird und seine Formänderung erfährt, so dass das Bogensegment, sobald es aus seiner verstauten Position freigegeben ist, um den verdrehbaren Scharnierabschnitt verschwenkt, um das Flag-Element in eine sichtbare Position zu bringen; wobei die Einrichtung derart zurückstellbar ist, dass das freigegebene Bogensegment erneut in seine verstaute Position positioniert werden kann, wodurch ermöglicht wird, dass die Einrichtung erneut einen Überhitzungszustand in der Maschine detektiert und meldet.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher sich der SMA-Draht in einem Wärmeleitungskontakt mit dem Basissegment des Körpers befindet, wenn sich das Bogensegment in seiner verstauten Position befindet, und die Umwandlung vom Martensit zum Austenit in dem Temperaturbereich von 50°C bis 100°C durchläuft.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Scharnierabschnitt des einheitlichen Metallblechkörpers ausgebildet ist, um derart als eine Torsionsfeder zu dienen, dass der Scharnierabschnitt unter Torsion steht, wenn sich das Flag-Element in seiner verstauten Position befindet, und nicht unter Torsion steht, wenn sich das Flag-Element in seiner Alarm gebenden Position befindet.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Basissegment des einheitlichen Metallblechkörpers entgegengesetzte Enden aufweist und an einem ersten Ende mit einem im Wesentlichen aufrechten Einstecksegment verbunden ist, das einen Schlitz aufweist, und wobei das Basissegment an einem zweiten Ende durch den verdrehbaren Scharnierabschnitt mit einem Ende des flexiblen Bogensegments und dessen Flag-Element verbunden ist, wobei das Bogensegment eine Lasche an einem entgegengesetzten Ende aufweist, wobei die Lasche für einen Eingriff mit dem Schlitz des Einstecksegments ausgebildet ist, wobei das Bogensegment den Basisabschnitt überlagert, wobei das Bogensegment geeignet flexibel ist und der Scharnierabschnitt geeignet verdrehbar ist, so dass das Bogensegment geeignet verformt werden kann und das Scharnier geeignet verdreht werden kann, um zu ermöglichen, dass die Lasche mit dem Schlitz in Eingriff gelangt und dadurch den Körper in eine geschlossene Anordnung formt, in welcher das Flag-Element nicht sichtbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der SMA-Draht eine Länge aufweist, die ausgewählt ist, um sicherzustellen, dass die Kontraktion des Drahts, die aus dessen Umwandlung vom Martensit zum Austenit resultiert, eine relative Bewegung des Schlitzes und der Lasche ermöglicht, die ausreicht, um die Lasche des Bogensegments aus dem Schlitz des Einstecksegments zu lösen, so dass das verdrehte Scharnier und das verformte Bogensegment zusammenwirken, um das Bogensegment anzuheben und das Flag-Element für eine Ansicht freizulegen.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der einheitliche Blechmetallkörper aus einem Blech mit einer Federhärte gebildet ist und bezüglich der Dicke von ungefähr 200 Mikrometer bis ungefähr 800 Mikrometer reicht.
Einrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Abdeckung oder Abschirmung umfasst, die positioniert ist, um Umgebungseinflüsse auf den SMA-Draht zu minimieren.
Einrichtung zur Anordnung an einer Maschine zu dem Zweck des Detektierens eines Überhitzungszustands während des Betriebs der Maschine, wobei sich die Einrichtung während eines normalen Maschinenbetriebs in einer geschlossenen Position befindet und zum Angeben des Überhitzungszustands in eine offene Position bewegbar ist, wobei die Einrichtung umfasst: ein flexibles, durch Biegung geformtes Blechmetallelement mit mehreren Segmenten und einen Formgedächtnislegierungsdraht, der an einem Segment des durch Biegung geformten Blechmetallelements befestigt ist, wobei der Formgedächtnislegierungsdraht eine metallurgische Phasenänderung erfährt, wenn er auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die den Überhitzungszustand angibt, um seine Länge zu verkürzen und um dadurch das flexible, durch Biegung geformte Blechmetallelement derart aus einer geschlossenen Position freizugeben, dass es sich von selbst in eine offene Position biegt, in der das Blechelement anschließend einen Überhitzungszustand der Maschine angibt.
Einrichtung nach Anspruch 8, bei welcher das flexible, durch Biegung geformte Blechmetallelement mit mehreren Segmenten durch mehrere flexible Blechmetallsegmente charakterisiert ist, die durch im Wesentlichen parallele Biegungen verbunden sind, die an einem flachen Streifen eines Blechmetalls mit einem im Wesentlichen rechteckigen Abschnitt gebildet sind, und wobei die Segmente umfassen: ein im Wesentlichen rechteckiges Basissegment zur Anordnung an einer Oberfläche einer Maschine, wobei das rechteckige Basissegment zwei entgegengesetzte Enden und zwei entgegengesetzte Seiten aufweist; ein Einstecksegment, das sich über ein Ende des rechteckigen Basissegments erstreckt und bezogen auf das sich anschließende rechteckige Basissegment flexibel in eine aufrechte Position gebogen ist, wobei das Einstecksegment einen Schlitz aufweist, der sich parallel zu dem einen Ende des rechteckigen Basissegments erstreckt; ein Bogensegment, wobei das Bogensegment in Draufsicht im Wesentlichen rechteckig ist mit zwei Enden, die im Wesentlichen parallel zu den Enden des rechteckigen Basissegments verlaufen, wobei das Bogensegment ferner derart bemessen und geformt ist, dass es einen Hauptabschnitt des rechteckigen Basissegments überlagert, wobei sich das Bogensegment von dem Basissegment weg erstreckt; ein Temperatur-Flagsegment an einem Ende des Bogensegments, das derart gebogen ist, dass es sich von dem Basissegment weg erstreckt, wobei das Temperatur-Flagsegment eine Lasche zum Einfügen in den Schlitz des Einstecksegments aufweist, ein Scharniersegment, das ein Ende des Bogensegments mit einem Ende des Basissegments derart flexibel verbindet, dass die Enden des Bogensegments an der Fläche des Basiselements anliegen können, die dessen Fläche entgegengesetzt ist, welche die Maschine berührt, und wobei die Lasche an dem Temperatur-Flagsegment in den Schlitz an dem Einstecksegment eingefügt ist, um das einheitliche Blechmetallelement zum Detektieren eines Überhitzungszustands in seiner geschlossenen Position zu halten; und wobei die Einrichtung ferner umfasst: einen Formgedächtnislegierungsdraht, bei dem ein Ende an einem Ende des Bogensegments befestigt und das andere Drahtende an dem anderen Ende des Bogensegments befestigt ist, wobei der Formgedächtnislegierungsdraht an der Fläche des Basissegments anliegt, wenn sich das Blechmetallelement in seiner geschlossenen Position befindet, so dass die Wärme, die von einer Maschine in das Basissegment übertragen wird, in den Formgedächtnislegierungsdraht geleitet wird.
Einrichtung nach Anspruch 8, die ferner eine Alarm gebende elektrische Schaltung und einen Sensor umfasst, wobei der Sensor ausgebildet ist, um den Betrieb der Einrichtung zu detektieren und den Betrieb der Alarm gebenden Schaltung auszulösen, wenn ein Überhitzungszustand detektiert wird.