DE1959206C3 - Me ß werk mit einer Bourdonfeder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßwerk für einen maximalen Ausschlag eines Anzeigeorgans von mehr als 180° mit einer das Anzeigeorgan übersetzungsfrei antreibenden, als Einfachfeder ausgebildeten und an einen Meßfühler angeschlossenen Bourdonfeder.

Meßwerke dieser Art sind schon lange bekannt (DT-PS 1 07 343).Dem Vorteil des einfachen Aufbaus und des relativ geringen Platzbedarfs stehen die Nachteile gegenüber, daß die Fixierung der Bourdonfeder um so schwieriger wird, je niedriger der Betriebsdruck ist, da die Bourdonfeder um so schwächer dimensioniert werden muß, je geringer der Betriebsdruck ist, und daß die Meßgenauigkeit vor allem wegen der größer werdenden Nullpunktverschiebungen, beispielsweise infolge von Erschütterungen, und wegen der geringer werdenden Oberdrucksicherheit mit schwächerer Dimensionierung der Bourdonfeder stark abnimmt Für einen relativ geringen Betriebsdruck, wie er beispielsweise in einem Temperaturmeßgerät zur Verfugung steht, sind daher solche Meßwerke nicht brauchbar. Eine gewisse Verbesserung der Meßgenauigkeit konnte zwar durch Verwendimg einer Doppelfeder erreicht werden, da eine Doppelfeder für einen vorgegebenen Betriebsdruck etwas stärker dimensioniert werden kann als eine Einfachfeder. Die Doppelfeder erhöht aber den Platzbedarf erheblich, was vielfach störend ist, und erfordert vor allem einen stark erhöhten Zeitaufwand für das Richten der Feder, was die Herstellungskosten wesentlich erhöht Ferner ist es bekannt (DT-Gbm 17 66 747), durch eine Vergrößerung der Zahl der Windungen der Bourdonfeder bei gleichzeitiger Verminderung der Wandstärke des die Bourdonfeder bildenden Metallrohres unter den für den betreffenden Betriebsdruck üblichen Wert einen größeren Höchstausschlagwinkel zu erzielen. Die Wandstärke des Metallrohres muß aber auch hierbei noch so groß sein, daß die normale Biegebeanspruchung vor allem auch im Bereich der ersten Windung so gering gehalten wird, daß keine bleibenden Deformationen auftreten. Die erzielbare Vergrößerung des Köchstausschlagwinkels oder die Verminderung des für einen bestimmten Ausschlagwinkel erforderlichen Betriebsdrucks ist daher relativ gering und muß außerdem mit einer geringeren Stabilität der Bourdonfeder, einer verringerten Überdrucksicherheit und einer erhöhten Richtarbeit bei der Montage erkauft werden. Zwar ist bei diesem bekannten Meßwerk eine unbegrenzte Aufweitung der Bourdonfeder nicht möglich, weil das äußere Ende in einen Halteblock eingelegt ist und die Bourdonfeder zwischen zwei parallel zu ihrer Achse und diametral angeordneten Stehbolzen liegt Die Verstärkung der Bourdonfeder durch den Halteblock ist jedoch auf den äußeren Endabschnitt beschränkt und der Abstand der Stehbolzen von der äußersten Windung ist so groß, daß bei einer Aufweitung bis zur Anlage der äußersten Windung am Halteblock und an den Stehbolzen die zulässige Biegebeanspruchung weit überschritten ist

Es ist ferner bekannt (US-PS 16 81 109, 14 14 121, GB-PS 5 70 597, 5 62 097, 5 23 536, Zeitschrift »Feinwerktechnik«, 1956, Heft 5, S. 173 bis 176), eine Bourdonfeder mit einer unvollständigen Windung zu verwenden und zwischen sie und das Anzeigeorgan ein Übersetzungsgetriebe zu schalten. Bei diesen Meßwerken ist ferner stets mindestens ein Anschlag vorgesehen, der die Aufweitung der Bourdonfeder begrenzt. Im Laufe einer jahrzehntelangen Weiterentwicklung konnten zwar bei diesen Meßwerken Fortschritte in der Anzeigegenauigkeit und vor allem bei der Nullpunktkonstanz und der Überdrucksicherheit erreicht werden. Allerdings ist hierzu ein erheblicher Aufwand erforderlich. Außerdem sind diese Meßwerke nach wie vor mit dem Nachteil behaftet, daß durch das Übersetzungsgetriebe die Kosten beträchtlich erhöht werden und auch Fehler in der Anzeige unvermeidlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne größeren Platzbedarf eine höhere Überdrucksicherheit und eine bessere Nullpunktkonstanz erreichen läßt. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest zwei Anschläge für die nach außen weisende Fläche der äußersten Windung der Bourdonfeder vorgesehen sind, die die äußerste Windung der Bourdonfeder, welche eine ein Aufweiten der äußersten Windung

innerhalb des Meßbereiches bis zur Anlage an die Anschläge gestattende Wandstärke besitzt, abzustützen vermögen, und daß der Abstand der Anschläge von der äußersten Windung der Bourdonfeder im ausschlaglosen Zustand des Anzeigeorgans in Umfangsrichtung s der Bourdonfeder mit zunehmender Entfernung vom äußeren Ende der Feder zunimmt, derart, daß dieser Abstand beim gegenüber dem äußeren Ende der Bourdonfeaer in Richtung zum inneren Ende hin um etwa 90° versetzt angeordneten ersten Anschlag etwa gleich dem Abstand zwischen der äußersten und der nächstfolgenden Windung der Bourdonfeder ist und beim in einer Entfernung vom äußeren Ende zwischen 180 und 270° angeordneten zweiten Anschlag die 2- bis 4fache Größe des Abstandes zwischen der äußersten und der nächstfolgenden Windung hat

Die Anschläge gestatten, da sie eine unzulässig große Aufweitung der äußersten Windung verhindern, die zulässige Biegebeanspruchung der Bourdonfeder voll auszunutzen, so daß ohne Vergrößerung der Windungs- ao zahl der gewünschte Ausschlag schon bei einer Wandstärke des die Bourdonfeder bildenden Rohres erreicht wird, welche eine gute Nullpunktkonstanz gewährleistet, und zwar auch bei einem relativ geringen Betriebsdruck, wie er beispielsweise in einem Temperaturmeßgerät zur Verfügung steht Da durch die Anschläge die Aufweitung begrenzt ist «st außerdem die Oberdrucksicherheit groß und damit eine Änderung der Anzeigecharakteristik ausgeschlossen. Ferner ist durch die Ausbildung als Einfachfeder ohne erhöhte Windungszahl der Raumbedarf gering Von besonderem Vorteil ist ferner, daß sich die Herstellungskosten wesentlich vermindern lassen, da vor allem das aufwendige Richten der Bourdonf<!der ganz oder zumindest weitgehend entfällt

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Windung zumindest auf einem Teil ihrer Länge, beginnend am äußeren Ende, verstärkt. Hierdurch braucht die Abstützung der Bourdonfeder durch die Anschläge, welche selbstverständlich auch durch Teile eines einzigen Anschlagkörpers gebildet werden können, erst im Abstand vom äußeren Ende der Bourdonfeder, gemessen in Längsrichtung der äußeren Windung, zu beginnen, was den Aufwand für die Anschläge vermindert. Als Verstärkung kann ein in die Bourdonfeder eingeführter Endabschnitt eines die Bourdonfeder mit dem Meßfühler verbindenden Kapillarrohres dienen. Hierdurch kann in besonders einfacher Weise die Verstärkung erreicht werden.

Die Anschläge können als abgewinkelte Arme einer die Welle des Anzeigeorgans und die Bourdonfeder tragenden Platte ausgebildet sein, wobei das äußere Ende der Bourdonfeder an einem abgewinkelten, Iaschenförmigen Fortsatz der Platte befestigt ist. Hierdurch wird eine konstruktiv besonders einfache Lösung für die Bildung des Anschlages erreicht.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf das Meßwerk im ausschlaglosen Zustand des Anzeigeorgans,

F i g. 2 eine Draufsicht auf das Meßwerk bei einem Ausschlag des Anzeigeorgans von etwa 220°,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie IH-IIl der F i g. 1.

Ein als Ganzes mit 1 bezeichnetes Meßwerk eines Temperaturmiessers besitzt eine als Stanzteil ausgebildete Grundplatte 2, deren kreisförmige Mittelzone mit einer zentralen Bohrung 3 versehen ist. In der Bohrung sitzt ein gegen eine Verschiebung durch einen entsprechend engen Sitz gesicherter, jedoch mittels eines Schraubenziehers oddgL drehbarer Zapfen 4, der einen Lagerzapfen für eine Büchse 5 bildet, an deren der Grundplatte 2 abgekehrtem Ende ein Zeiger 6 fest angeordnet ist, welcher mit einer nicht dargestellten Skala zusammenwirkt

In einer in axialer Richtung der Büchse 5 verlaufenden Kerbe 7 dieser Büchse ist das innere Ende 8' einer Bourdonfeder 8 befestigt, welche aus einem plattgedrückten Rohr als Einfachfeder gewickelt ist und in einer Ebene liegt Das äußere Ende 8" liegt in dem gabelförmig ausgebildeten, abgewinkelten freien Ende 9' eines ersten radialen Armes 9 der Grundplatte 2 und ist in das freie Ende eingelötet

Ein zweiter radialer Arm 10 der Grundplatte 2 ist um 90° gegenüber dem ersten Arm in Richtung vom äußeren Ende 8" zum inneren Ende 8' der Bourdonfeder 8 hin versetzt Sein freies Ende ist wie dasjenige des ersten Armes abgewinkelt und bildet einen ersten Anschlag 10' für die nach außen weisende Fläche der äußersten Windung 8a der Feder 8. Im ausschlaglosen Zustand des Zeigers 6 ist der Abstand des ersten Anschlages 10' von der äußersten Windung 8a etwa gleich dem Abstand letzterer von der nächstfolgenden Windung 8ö.

Ein dritter Arm 11 der Grundplatte 2 ist gegenüber dem ersten Arm um etwa 250° in Richtung vom äußeren Ende zum inneren Ende der Bourdonfeder 8 hin versetzt Sein freies Ende ist wie dasjenige des zweiten Armes 10 abgewinkelt und bildet einen zweiten Anschlag 11' für die äußerste Windung 8a der Feder 8. Im ausschlaglosen Zustand des Zeigers 6 ist der Abstand des zweiten Anschlages 11' von der äußersten Windung 8a etwa dreimal so groß wie der Abstand der äußersten Windung von der nächstfolgenden Windung 8ö.

Die Wandstärke des Rohres, aus dem die Bourdonfeder 8 nach dem Plattdrücken des Rohres gewickelt worden ist, ist geringer als bei den bekannten Bourdonfedern entsprechender Größe und so gewählt, daß sich die äußerste Windung an die Anschläge 30' und 11' anlegen kann, ohne daß dabei eine unzulässig hohe Materialbeanspruchung des Federmaterials auftritt.

Ein Kapillarrohr 12, das zu einem nicht dargestellten Fühler führt, ist in das äußere Ende 8" der Bourdonfeder eingeführt, und zwar im Ausführungsbeispiel über eine Länge, die einem Winkel von etwa 30 bis 40° entspricht. Etwa gleich weit ist ein zweites Rohr 13 in das äußere Ende 8" der Bourdonfeder 8 eingeführt, das an seinem freien Ende verschlossen ist Die beiden Rohre 13 und 14 bilden eine Verstärkung der Feder im Bereich des äußeren Endes 8", das dicht verlötet ist.

Bei einem Druckanstieg der sich in der Bourdonfeder 8, dem Kapillarrohr 12 und dem Fühler befindenden Flüssigkeit weitet sich die Bourdonfeder 8 auf, wodurch das innere Ende 8' um den Zapfen 4 herumwandert und dabei die Büchse 5 mitnimmt Die Anschläge 10' und 11' verhindern eine zu starke Aufweitung und damit Beanspruchung der äußersten Windung 8a. Bei den weiter innenliegenden Windungen besteht die Gefahr einer zu starken Aufweitung nicht. Jedoch ist wegen der geringen Wandstärke der Bourdonfeder 8 deren Aufweitung noch so stark, daß der im Ausführungsbeispiel vorgesehene maximale Allsschlag von 270° ohne eine zu hohe Beanspruchung des Federmaterials erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Meß werk für einen maximalen Ausschlag eines Anzeigeorgans von mehr als 180° mit einer das Anzeigeorgan übersetzungsfrei antreibenden, als Em-Jachfeder ausgebildeten und an einen Meßfühler angeschlossenen Bourdonfeder, dadurch gelee nnzeichnet, daß zumindest zwei Anschläge (10', 11') für die nach außen weisende Fläche der äußersten Windung (8a) der Bourdonfeder (8) vorgesehen sind, die die äußerste Windung der Bourdonfeder, welche eine ein Aufweiten der äußersten Windung innerhalb des Meßbereiches bis zur Anlage an die Anschläge (10', 11') gestattende Wandstärke besitzt, abzustützen vermögen und daß der Abstand der Anschläge (10', 11') von der äußersten Windung der Bourdonfeder (8a) im ausschlaglosen Zustand des Anzeigeorgans in Umfangsrichtung der Bourdonfeder mit zunehmender Entfernung vom ao äußeren Ende (8") der Feder zunimmt, derart, daß dieser Abstand beim gegenüber dem äußeren Ende (8") der Bourdonfeder (8) in Richtung zum inneren Ende (8') hin um etwa 90° versetzt angeordneten ersten Anschlag (10') etwa gleich dem Abstand zwi- as sehen der äußersten (8a) und der nächstfolgenden Windung (Sb) der Bourdonfeder (8) ist und beim in einer Entfernung vom äußeren Ende (8") zwischen 180 und 270° angeordneten zweiten Anschlag (W) die zwei- bis vierfache Größe des Abstandes zwisehen der äußersten (8a) und der nächstfolgenden (86) Windung hat

2. Meßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Windung (8a) zumindest auf einem Teil ihrer Länge, beginnend am äußeren Ende (8"), verstärkt ist

3. Meßwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkung ein in die Bourdonfeder (8) eingeführter Endabschnitt eines die Bourdonfeder mit dem Meßfühler verbindenden Kapil· larrohres (12) dient

4. Meßwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (10', W) als abgewinkelte Arme (10, 11) einer die Welie (4) des Anzeigeorgans (6) und die Bourdonfeder (8) tragenden Platte (2) ausgebildet sind, wnbei das äußere Ende (8") der Bourdonfeder an einem abgewinkelten, laschenförmigen Fortsatz (9) der Platte (2) befestigt ist

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