DE2100831B2 - Scheibenfoermige einstellfeder fuer mess- und regelgeraete - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine scheibenförmige Einstellfeder mit speichenförmigen, von der Scheibenmitte zum Scheibenumfang verlaufenden Armen, für Meß- und Regelgeräte od. dgl., bei denen an die Einstellgenauigkeit der Feder und an die Reproduzierbarkeit der eingestellten Federkräfte besonders hohe Anforderungen gestellt werden.

Bei den allgemein üblichen Schraubenfedern treten oft Schwierigkeiten hinsichtlich der Einführung und Weiterleitung der zu messenden bzw. auszuübenden Kräfte auf, wenn für Feineinstellungen höchste Genauigkeit verlangt wird. Wenn sich beispielsweise die Feder, mag sie als Druck- oder als Zugfeder ausgebildet sein, in bezug auf die kraftübertragenden Verbindungsteile etwas verlagert, ergeben sich fehlerhafte Werte und Ungenauigkeiten. Solche Verlagerungen lassen sich aber bei den bekannten, aus Stahldraht gewundenen Schraubenfedern praktisch nicht vermeiden, weil diese Federn neben der in Richtung der Windungsachse auftretenden Dehnung auch eine gewisse Drehung führen. Auch sind solche Schraubenfedern nicht genügend querstabil.

Es sind zwar auch scheibenförmige Federn bekannt, bei denen die Scheibenmitte durch speichenartige, spiralförmige Arme mit dem Scheibenumfang verbunden ist, welcher fest eingespannt oder aufgelagert wird. Die zu messende oder einzustellende Kraft greift in der Mitte der Scheibenfeder an, wobei das zur Kraftübertragung dienende Teil entweder frei auf der Mittelzone der Scheibe aufliegt oder fest mit derselben verbunden ist Auch bei einer solchen Scheibenfeder muß aber infolge der Spiralform der die Scheibenmitte mit dem Scheibenumfang verbindenden Arme eine Drehung der Mittelzone der Scheibe gegenüber dem Scheibenumfang in Kauf genommen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feder

ίο für Feineinstellungen höchster Genauigkeit zu schaffen, welche die bisher durch die Federwindungen oder die Spiralform der Federarme hervorgerufenen Fehler ausschaltet eine sehr genaue Reproduzierbarkeit der Einstellungen ermöglicht und eine befriedigende Pro-

portionalität zwische-ri Federkraft und Federweg aufweist Dabei soll diese Feder einfach ausgebildet und billig in Massenfertigung herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß mindestens zwei Scheibenfedern nur an ihren gegenüber dem Gerät frei beweglichen Umfangen fest

miteinander verbunden und in ihren Mitten mit den die angreifenden, zu messenden bzw. abzugebenden Kräfte

übertragenden Teilen oder Gliedern gekoppelt sind.

Dadurch wird erreicht, daß sich die Drehungen der Scheibermitten gegenüber den Scheibenumfängen gegenseitig aufheben, so daß die die Genauigkeit beeinträchtigenden Verlagerungen der Feder in bezug auf die kraftübertragenden Verbindungsteile in Fortfall kommen. Im Gegensatz zu den Schraubenfedern ist eine scheibenförmige Einstellfeder gemäß der Erfindung querstabil und ergibt eine bessere Linearität. Ein durchgehender Rand oder Ring am Umfang der Scheibenfedern ist nicht mehr erforderlich, weil die Scheibenumfänge nicht eingespannt werden und die freien Enden der speichenförmigen Scheibenarme unmittelbar gegenseitig abgestützt werden können. Dadurch wird die Genauigkeit der Proportionalität zwischen den Federkräften und den Federwegen erhöht Da sich bei Fortfall der durchgehenden Umfangsränder die Enden der Scheibenarme oder Speichen am Scheibenumfang frei dehnen können, ist es gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, anstelle von spiralförmigen Armen gerade bzw. radial verlaufende Scheibenarme zu verwenden, welche als reine Biegefedern wirken.

Die gegenseitige Abstützung der Scheibenfedern kann mit Hilfe von Distanzbolzen erfolgen, die auf beiden Seiten mit den freien Enden der Scheibenarme fest verbunden, z. B. vernietet sind. Gemäß einer anderen einfachen Ausführungsform der Erfindung sind die Scheibenarme am Scheibenumfang gekröpft und durch Bördeln, Sicken oder auf sonstige Weise fest miteinander verbunden.

In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und in einer speziellen Anwendung beispielsweise veranschaulicht.

F i g. 1 zeigt in Draufsicht eine Scheibenfeder der bisher bekannten Art,

F i g. 2 zeigt in Seitenansicht eine Einstellfeder gemäß der Erfindung,

F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch die Einstellfeder nach der Linie A bis ßder F i g. 2,

Fig.4 zeigt in Seitenansicht eine andere Ausführungsform der Einstelifeder gemäß der Erfindung,

F i g 5 zeigt die Einstellfeder nach F i g. 4 in Draufsicht, und

F i g. 6 zeigt im Längsschnitt einen pneumatischen Fernsteller mit einer Einstellfeder gemäß F i g. 1 und 2.

Die in Fig.1 zum Vergleich veranschaulichte Scheibenfeder bekannter Art ist aus Federblech gestanzt Die Mitte der Scheibenfeder ist durch spiralförmig gestaltete Arme mit dem durchgehenden Urnfangsrand der Scheibe verbunden, welcher fest eingespannt oder auf einer festen Auflage angebracht wird.

Fig.2 und 3 veranschaulichen eine Einstellfeder gemäß der Erfindung, die auch als Doppelfeder bezeichnet werden kann. Diese Doppelfeder besteht aus zwei aus Federblech gestanzten Einzelscheibenfedern 1, die an ihrem Umfang durch Distanzbolzen 2 unter Einschaltung von Unterlegescheiben 3 miteinander vernietet sind. Wie man sieht, ist ein durchgehender Umfangsrand hier nicht mehr erforderlich.

Bei der in Fig.4 und 5 veranschaulichten Ausführungsform der Einstellfeder gemäß der Erfindung sind die frei endenden Scheibenarme der beiden Scheibenfedern 1 gerade und radial ausgeführt Am Umfangsende, d. h. an den freien Enden 4 der Scheibenarme sind diese Arme gekröpft und miteinander verbördelt

Dadurch erhält man eine besonders einfache und billige Ausführungsform der Einstellfeder.

Es werden vorzugsweise zwei Scheibenfedern 1 vorgesehen. Die Form der beiden Scheibenfedern wird aus Symmetriegründen vorzugsweise gleich sein, jedoch könnten die Scheibenformen auch etwas voneinander abweichen. Gegebenenfalls könnten anstelle der gezeigten drei Scheibenarme auch z. B. vier oder eine andere Anzahl Arme angeordnet werden. Unter Umständen könnten auch drei oder mehr einzelne Scheibenfedern in entsprechender Weise gegeneinander abgestützt und miteinander verbunden sein.

In F i g. 6 ist eine besonders vorteilhafte Anwendung einer Einstellfeder gemäß der Erfindung bei einem Meß- oder Regelgerät veranschaulicht, und zwar gemäß dem Ausführungsbeispiel bei einem pneumatischen Fernsteller, also einem Gerät, bei dem es auf eine sehr hohe Präzision und Genauigkeit der Feineinstellungen der Einstellfeder ganz besonders ankommt Es ist hier die erfindungsgemäße Kombination eines solchen pneumatischen Fernstellers mit einer Einstellfeder gemäß F i g. 2 und 3 gezeigt

Über eine Einstellschraube 5 wird die Kraft der Einstellfeder 1,2 entsprechend dem gewünschten Druck eingestellt. Die Kraft der Feder wirkt über ein Joch 6 und Säulen 7 auf einen Membranteller 8, der, abgedichtet durch eine Membran 9, den abgehenden Druckraum belastet Dadurch ist die direkte Abhängigkeit des zu regelnden Druckes von der eingestellten Federkraft gegeben. Das Gewicht von Membranteller, Säulen und Joch wird von einer Feder tO getragen. Die Steuerung des Druckzuflusses geschieht unter Zwischenschaltung eines Verstärkers mit Hilfe eines Hilfsdruckes. Der Hilfsdruck wird durch eine Kaskadenschaltung aufrechterhalten. Der Kaskadendruck zwischen einer festen Vordrossel 11 und einer Auslaßdüse 12 beaufschlagt eine Membran 13 des größeren Membrantellers 14 des Verstärkers. Die Membran 15 des kleineren Membrantellers, der gleichzeitig die Abstützung 16 gegen den größeren Membranteller 14 bildet, wird vom abgehenden (zu regelnden) Druck beaufschlagt

Der Luftzufluß zu dem zu regelnden Druck und der Luftabfluß werden von einem Doppelkegel 17 gesteuert Der Abflußkegel des Doppelkegels 17 sitzt auf einer Bohrung der Abstützung 16, die ins Freie führt. Der andere Kegel des Doppelkegels 17 verschließt die Zuflußöffnung 18. Der Doppelkegel 17 wird durch die Feder 19 gegen seine Sitze gedrückt

Eine Feder 20 belastet das Doppelmembransystem im Sinne einer Druckerhöhung des Hilfsdruckes. Dadurch wird der Kaskadendruck in einen Bereich der linearen Abhängigkeit vom abgehenden Druck verschoben. Das ist besonders wichtig, wenn der Fernsteller für einen großen Bereich des einzustellenden Druckes vorgesehen ist Beginnt aus irgendeinem Grunde der eingestellte abgehende Luftdruck zu fallen, so bewegt sich die Doppelmembran 13,15 nach unten, der Doppelkegel 17 schließt die Abflußöffnung in der Abstützung 16 und öffnet die Zuflußöffnung 18, wodurch der abgehende Luftdruck wieder erhöht wird.

Zu gleicher Zeit bewegt sich der Membranteller 8 zusammen mit dem Joch 6 nach unten. Dadurch nähen sich die untere Oberfläche des Joches 6 der Düse 12 und vergrößert den Kaskadendruck, der nun ebenfalls die Doppelmembran 13, 15 in demselben Sinne wie der fallende abgehende Druck beeinflußt. Eine Drossel 21 ist vorgesehen, um einer Übersteuerung und eventuellen Pendelungen vorzubeugen.

Beginnt umgekehrt der eingestellte Luftdruck zu steigen, so erfolgen alle oben beschriebenen Bewegungen in umgekehrter Richtung. Der Doppelkegel 17 schließt die Zuflußöffnung 18 und öffnet die Abflußöffnung in der Abstützung 16, wodurch der abgehende Luftdruck wieder sinken wird.

Würde an dem Joch 6 eine Feder angreifen, die wie normale Spiralfedern radial beweglich ist, dann würde das Einstellsystem knicken. Das Joch 6 würde sich etwa um den Mittelpunkt der Membran 9 drehen und sich nach einer Seite anlegen. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Einstellfeder können auch durch Knickspannungen keine radialen Kräfte entstehen, so daß die Teile so gut geführt werden, daß diese sich nicht verkanten können, sondern sich sehr genau achsenparallel bewegen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

''; r rs " * 1 Patentansprüche:

1. Scheibenförmige Einstellfeder mit speichenförmigen, von der Scheibenmitte zum Scheibenumfang verlaufenden Armen, für Meß- und Regelgeräte oddgL, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Scheibenfedern (1) nur an ihren gegenüber dem Gerät frei beweglichen Umfangen fest miteinander verbunden und in ihren Mitten mit den die angreifenden, zu messenden bzw. abzugebenden Kräfte übertragenden Teilen oder Gliedern gekoppelt sind.

2. Einstelifeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dsö die Scheibenfedern (1) mit spiralförmig gebogenen Armen versehen sind.

3. Einstellfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Scheibenarme der Scheibenfedern (I) frei enden und an ihren freien Enden fest miteinander verbunden sind.

4. Einstellfeder nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenarme der Scheibenfedern (1) geradlinig bzw. radial von der Scheibenmitte zum Scheibenumfang verlaufen.

5. Einstellfeder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenfedern (1) durch Distanzbolzen (2) fest miteinander verbunden z. B. vernietet sind.

6. Einstellfeder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenfedern (1) bzw. deren Arme am Scheibenumfang gekröpft und durch Bördeln, Sicken od. dgl. fest miteinander verbunden sind.

7. Einstelifeder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsglieder der zu messenden oder zu übertragenden Kräfte fest bzw. starr mit den Mitten der Scheibenfedern (1) verbunden sind.