DE19604512B4

DE19604512B4 - Temperaturfühler

Info

Publication number: DE19604512B4
Application number: DE19604512A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Ing. Morbitzer
Original assignee: Electrovac AG; Electrovac Fabrikation elektrotechnischer Spezialartikel GmbH
Current assignee: Ceramaspeed Inc
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2016-02-09
Also published as: ITUD960026A0; IT1288856B1; GB9602089D0; AT402456B; DE19604512A1; ITUD960026A1; GB2298484A; GB2298484B; FR2731089B1; ATA36195A; US5825276A; FR2731089A1

Abstract

Temperaturfühler mit einem Stab (2) mit hoher thermischer Ausdehnung, der in einem Rohr (1) mit geringer thermischer Ausdehnung angeordnet ist, wobei ein Ende des Stabes (2) mit einem Kontaktsystem in Verbindung steht, und wobei das kontaktseitige Ende des mittels einer Feder (10) vorgespannten Rohres (1) in einer konkav ausgebildeten, in Richtung zum Kontaktsystem vorgewölbten Aufnahme (6, 6') abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf das der Aufnahme (6, 6') zugekehrte Ende des Rohres (1) ein im wesentlichen halbkugelförmiges Endstück (4) aufgesetzt ist, das in die konkave Aufnahme (6, 6') eingreift und vom Stab (2) durchsetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler mit einem Stab mit hoher thermischer Ausdehnung, der in einem Rohr mit geringer thermischer Ausdehnung angeordnet ist, wobei das Ende des Stabes mit einem Kontaktsystem in Verbindung steht, und wobei das kontaktseitige Ende des mittels einer Feder vorgespannten Rohres in einer konkav ausgebildeten, in Richtung zum Kontaktsystem vorgewölbten Aufnahme abgestützt ist.

Ein solcher Temperaturfühler ist z.B. durch die AT 386 690 B bekannt geworden Bei dieser bekannten Lösung liegt das kontaktseitige Ende des Rohres entlang seines Umfanges direkt in einer konkaven Aufnahme auf. Diese Konfiguration bildet ein Gelenk, um Winkelfehler bei der Montage solcher Temperaturfühler auszugleichen, und eine sichere Betätigung der Kontaktsysteme auch bei allfälligen Montagefehlern sicherzustellen.

Bei der bekannten Lösung ergibt sich jedoch der Nachteil, daß das Rohr aufgrund seines ringförmigen Querschnittes mit einer sehr hohen Flächenpressung an der Aufnahme anliegt. Dies führt dazu, daß sich der Rand des Rohres in die Aufnahme einprägt. Dadurch entsteht eine Rille, die zu einer Behinderung der Gelenkfunktion, und damit zu einer Behinderung der Bewegung des Rohres in der Aufnahme führt.

Mit der Druckschrift US 4,215,332 wird ein Temperaturregler für eine Fühlerausführung mit Drehlager offenbart, in welcher der Fühler in einer nicht nachteilig betroffenen Art und Weise für die Kalibrierung befestigt ist, wobei der Fühler ein Rohr aufweist, welches am Temperaturregler drehlagernd über einen ersten Drehpunkt befestigt ist und eine Achse, welche mit dem Operator oder beweglichen Teil des Temperaturfühlers zur Drehlagerung über einen zweiten Drehpunkt befestigt ist.

Die Basis und das bewegliche Teil sind mit einem kugelförmigen Sitz ausgebildet, welcher durch seitliche Öffnungen zu einer Kante geöffnet ist, so dass der Fühleraufbau entlang der seitliche Öffnungen zu einer gemeinsamen Position bewegt werden kann.

Diese Erfindung weist den Nachteil auf, dass das kugelförmige Ende der Rohrhülse in der konkaven Aufnahme eine relativ hohe Flächenpressung aufweist, die zu einer Behinderung der Gelenkfunktion führen kann.

Mit der Druckschrift DE 34 40 156 C2 wird eine Vorrichtung zur Regelung eine Temperaturwertes von Strahlungs- bzw. Kontaktheizkörpern offenbart, wobei ein Temperaturfühler mit einem Stab mit hoher thermischer Ausdehnung ausgebildet ist und jeweils angrenzend an seinem Ende umschließende Abstützkörper aufweist, welche zwischen Halteteilen gehalten sind, wobei das trichterförmige Ende eines Rohres in eine kalottenförmige Oberfläche eines Abstützkörpers eingreift.

Diese Erfindung weist den Nachteil auf, dass das trichterförmige Ende des Rohres eine ringförmige Auflagefläche mit hoher Flächenpressung bildet und die Gelenkfunktion dadurch eingeschränkt wird. Mit der Druckschrift US 3,732,518 wird ein Fühlerausführung offenbart, in welcher der Fühler in einer drehgelagerten Bewegung ohne Benachteiligung der Kalibrierung des Fühlers angeordnet ist.

Der Fühler weist ein Rohr auf, welches an der Fühlerbasis über eine ersten Drehpunkt befestigt ist und eine Achse, verbunden mit dem Operator des Temperaturfühlers zur drehgelagerten Bewegung über eine zweiten Drehpunkt. Die beiden Drehpunkte sind im wesentlichen übereinstimmend, wenn der Schalter in Betrieb sind und der Bereich der drehgelagerten Bewegung ist angepasst, so dass der Fühler im wesentlichen mit der örtlichen Bewegung des zweiten Drehpunktes verbunden bleibt.

Diese Erfindung hat den Nachteil, dass das scharfkantige, umgebogene Rohrende auf der kugelförmigen Oberfläche der Drehlagerung eine sehr hohe Flächenpressung mit Rillenbildung aufweist, wodurch die Gelenkfunktion sehr stark beeinträchtigt wird.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Temperaturfühler der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der die gelenkige Beweglichkeit des Rohres in der Aufnahme auch nach längerem Gebrauch sicher erhalten bleibt.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Temperaturfühler der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß auf das der Aufnahme zugekehrte Ende des Rohres ein im wesentlichen halb-kugelförmiges Endstück aufgesetzt ist, das in die konkave Aufnahme eingreift und vom Stab durchsetzt ist.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist sichergestellt, daß das Rohr nicht mit einer im wesentlichen scharfen Kante in der Aufnahme abgestützt ist, wie dies bei der eingangs beschriebenen bekannten Lösung der Fall ist. Durch das halbkugelförmige Endstück ist sichergestellt, daß zu hohe Flächenpressungen vermieden werden. Dadurch wird auch ein Einprägen des Rohres bzw. dessen Endstückes in die Aufnahme weitgehend vermieden.

Die Form des Endstückes ist dabei im wesentlichen halbkugelförmig, wobei auch eine stärkere Abweichung von der Kugelform innerhalb des Rahmens der Erfindung bleibt, z.B. wenn das Endstück in Form eines Ellipsoides ausgebildet ist, solange die Funktion wie bei sphärischen Flächen gewährleistet ist, also ein Einprägen in die Aufnahme unterbunden wird. In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die konkave Aufnahme bildende Fläche oder Flächen in jedem Berührungspunkt mit dem halbkugelförmigen Endstück eine gleichgroße oder flachere Krümmung als die Endstückkugelfläche bzw. einen gleichgroßen oder flacheren Neigungswinkel als die dem Berührungspunkt zugehörige Tangentialfläche bzw. -flächen des konvexen halbkugelförmigen Endstückes aufweist.

Dadurch werden scharfe Kanten, die zu einem Einprägen des Endstückes in die Aufnahme führen können, vermieden, so daß die Beweglichkeit des Rohres gegenüber der Aufnahme auch nach längerem Betrieb des Temperaturfühlers sichergestellt ist.

Gemäß einer anderen Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Endstück halbkugelförmig ausgebildet ist und in eine halbkugelförmige Aufnahme mit gleichem Radius eingreift.

Damit kann das Rohr in einem solchen Kugelgelenk in unterschiedlichen Anstellwinkeln gegenüber der Normalstellung ausgeschwenkt sein und trotzdem seine Funktion ausüben. Durch die großflächige, kugelige Auflagefläche zwischen Endstück und Aufnahme wird ein Einprägen des Endstückes in die Aufnahme verhindert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die konkave Aufnahme kegelstumpfförmig sein, wobei die Kegelfläche der Aufnahme bei eingreifendem Endstück eine Tangentialfläche zum kugelförmigen Endstück bildet.

Auch bei einer kegelstumpfförmigen Aufnahme, bei der das halbkugelförmige Endstück naturgemäß nur linienförmig anliegt, kommt es zu keinem störenden Einprägen des Endstückes in die Aufnahme. So ist aufgrund der sphärischen Gestaltung des Endstückes sichergestellt, daß sich zwar das sphärische Endstück in die kegelige Aufnahme einprägen kann, die Funktion des Gelenkes bleibt jedoch durch die sphärische Form der Lagerstelle erhalten.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das im wesentlichen halbkugelförmige Endstück einen hülsenförmigen Ansatz aufweist, der mit dem Endstück auf das Rohr aufgeschoben ist.

Dadurch ist das kugelförmige Endstück sehr einfach und sicher mit dem Rohrende verbindbar.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen 1 und 2 näher erläutert, die schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen einer Lagerung eines Rohres eines erfindungsgemäßen Temperaturfühlers zeigen.
Bei beiden Ausführungsformen gemäß 1 und 2 ist ein Rohr 1, das aus einem Material mit geringem thermischen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt ist, vorgesehen, in dem ein Stab 2 aus einem Material mit hohem thermischen Ausdehnungskoeffizienten angeordnet ist. Dabei sind der Stab 2 und das Rohr 1 im Bereich ihrer nicht dargestellten Enden miteinander verbunden, sodaß sich bei Temperaturänderungen im Bereich des Rohres 1 eine Änderung der Länge des aus dem Rohr 1 vorragenden Abschnittes des Stabes 2 ergibt.
Das Ende des Stabes 2 ist mit einem Kopf 3 versehen, der an einem nicht dargestellten Übertragungsglied anliegt, das ein ebenfalls nicht dargestelltes Kontaktsystem steuert. Dabei liegt auf dem Kopf 3 ein Federteller 9 auf, an dem eine Feder 10 abgestützt ist, die an dem eine Aufnahme 6 umgebenden Bereich eines Konstruktionsteiles abgestützt ist und über den Stab 2 das Rohr 1 gegen die Aufnahme 6 drückt.
Das Ende des Rohres 1 ist mit einem Endstück 4 versehen, das halbkugelförmig ausgebildet ist und einen hülsenförmigen Ansatz 5 aufweist, der auf das Ende des Rohres 1 aufgeschoben ist.
Dieses auf das der Aufnahme zugekehrte Ende des Rohres 1 aufgesetzte Endstück 4 greift erfindungsgemäß in die konkave Aufnahme 6, 6' ein.
Dabei ist die Aufnahme 6 nach der Ausführungsform nach der 1 kegelstumpfförmig und die Aufnahme 6' bei der Ausführungsform nach der 2 als Kugelpfanne ausgebildet.
Das Endstück 4 und die Aufnahmen 6, 6' weisen Bohrungen 7, 8 auf, die vom Stab 2 mit Spiel durchsetzt sind.
Bei beiden Ausführungsformen gemäß 1 bzw. 2 kann das Rohr 1 und damit auch der Stab 2 in der Aufnahme 6, 6' verschwenkt werden.
Bei der Ausführungsform nach der 1 ergibt sich zwar nur eine Linienberührung zwischen dem Endstück 4 und der kegeligen Aufnahme 6, trotzdem kommt es kaum zu einem Einprägen des Endstückes 4 in die Aufnahme 6, wenn dies jedoch geschieht, wird die kegelstumpfförmige Aufnahme 6 sphärisch verformt. Dabei bleibt aber die Beweglichkeit des Rohres 1 voll erhalten.
Bei der als Kugelpfanne ausgebildeten Aufnahme 6' gemäß 2 liegt das Endstück 4 flächig in der Aufnahme 6', sodaß es zu praktisch keinem Einprägen des Endstückes 4 in die Aufnahme kommt. Dabei haben das kugelförmige Endstück 4 und die kugelförmige Aufnahme 6' vorzugsweise einen gleichgroßen Radius.
Es erfüllen aber nicht nur die in 1 und 2 gezeigten Formen von Aufnahmen die erfindungsgemäße Aufgabe einer Vermeidung von Einprägestellen, die zu einer Herabsetzung der Beweglichkeit des Rohres führen.
Viele unterschiedliche Ausgestaltungen sind denkbar, wobei das Einprägen des Endstückes in die Aufnahme sicher vermieden wird, wenn die die konkave Aufnahme 6 bzw. 6' bildende Fläche oder Flächen in jedem Berührungspunkt mit dem halbkugelförmigen Endstück 4 eine gleichgroße oder flachere Krümmung als die Endstückkugelfläche bzw. einen gleichgroßen oder flacheren Neigungswinkel als die dem Berührungspunkt zugehörige Tangentialfläche bzw. -flächen des konvexen halbkugelförmigen Endstückes 4 aufweisen.

Claims

Temperaturfühler mit einem Stab (2) mit hoher thermischer Ausdehnung, der in einem Rohr (1) mit geringer thermischer Ausdehnung angeordnet ist, wobei ein Ende des Stabes (2) mit einem Kontaktsystem in Verbindung steht, und wobei das kontaktseitige Ende des mittels einer Feder (10) vorgespannten Rohres (1) in einer konkav ausgebildeten, in Richtung zum Kontaktsystem vorgewölbten Aufnahme (6, 6') abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf das der Aufnahme (6, 6') zugekehrte Ende des Rohres (1) ein im wesentlichen halbkugelförmiges Endstück (4) aufgesetzt ist, das in die konkave Aufnahme (6, 6') eingreift und vom Stab (2) durchsetzt ist.
Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die konkave Aufnahme (6, 6') bildende Fläche oder Flächen in jedem Berührungspunkt mit dem im wesentlichen halbkugelförmigen Endstück (4) eine gleichgroße oder flachere Krümmung als die im wesentlichen halbkugelförmige Endstückfläche oder einen gleichgroßen oder flacheren Neigungswinkel als die dem Berührungspunkt zugehörige Tangentialfläche des im wesentlichen halbkugelförmigen Endstückes (4) aufweist.
Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (6') halbkugelförmig ausgebildet ist und in das im wesentlichen halbkugelförmige Endstück (4) mit gleichem Radius eingreift.
Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Aufnahme (6) kegelstumpfförmig ist, wobei die Kegelfläche der Aufnahme (6) bei eingreifendem Endstück (4) eine Tangentialfläche zum im wesentlichen halbkugelförmigen Endstück bildet.
Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen halbkugelförmige Endstück (4) einen hülsenförmigen Ansatz (5) aufweist, der mit dem Endstück (4) auf das Rohr (2) aufgeschoben ist.