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B e s c h r e i b u n R o h r f e d e r - E l e m e n t Die Erfindung
betrifft ein Rohrfeder-elment zur Ver@endung in Meßgeräten mit einem an eine Druck-
oder Temperaturquell anschließbaren Federträger und mit einer Rohrfeder, die an
ihrem erston Ende abgeschlossen ist und mit ihrem zweiten Ende so an dem Federträger
befestigt ist, daß ihr Innenraum über eine Durchführung in dem Federträger mit der
Druck-bzw. Temperaturquelle in Verbindung steht.
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Bei den genannten Meßgeräten handelt es sich insbesondere um Manometer,
Hydrometer, Barometer und Thermometer. Das Rohrfeder-Elerzrtent bildet das auf die
Weßgröße, d.h. den Druck bzw.
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die Temperatur, ansprechende Element und besteht meistens aus der
sogenannten Bourdon-Feder, d.h. einer etwa kreisförmig gebogenen Rohrs ender mit
etwa ovalem Querschnitt. Der mit der Druckquelle in Verbindung stehende Innenraum
der Rohrfeder ist gegen die Umgebung abgedichtet. Durch den in dem Innenraum herrschenden
Druck bzw. durch die Temperatur erfährt die Feder eine Streckung, deren Größe beispielsweise
über einen mit dem ersten geschlossenen Ende der Rohrfeder verbundenen Zeiger
an
einer Skala angezeigt wird. Anstelle der genannten Bourdon-Feder können als Meßelement
auch Rohrfedern verwendet werden, die schrauben- oder spiralförmig oder in sonstiger
Weise gebogen sind und einen runden, ovalen oder sonstigen Querschnitt aufweisen.
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Es sind schon Rohrfeder-Elemente vorgeschlagen worden, bei denen der
aus Kunststoff bestehende Federträger um das Rohrfederende herumgespritzt wird.
Damit das relativ wenig formstabile offene Rohrfederende durch den Spritzdruck nicht
zerquetscht wird, werden in das Federende vorher Einsätze eingeführt, die entweder
in dem Element verbleiben oder nach dem Umspritzen des Federträgers entfernt werden.
Im Anschluß an den Spritzvorgang wird in Axialrichtung des Federträgers durch diesen
und durch eine Wand der Rohrfeder hindurch eine Durchführung gebohrt, um den Innenraum
der Rohrfeder mit dem an dem Druckgefäß anzuschließenden Ende desFederträgers zu
verbinden.
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Es ist ferner vorgeschlagen, anstelle der zusätzlichen nachtäglichen
Bearbeitung an das Rohrfederende ein Metallrohr anzulöten oder anzuschweißen und
diese Anordnung dann zu umspritzen, wobei das Metallrohr die Durchführung in dem
gespritzten Federträger freihält.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die früheren Ausführmgsformen
der Rohrfeder-Elemente weiter zu verbessern, so daß sie im Betrieb noch zuverlässiger
und in der Herstellung noch einfacher und billiger erden.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dieser Aufgabe bei einem Rohrfeder-Element
der eingangs bezeichneten Art dadurch, daß das besagte zweite Ende der Rohrfeder
einstückig durch im wesentlichen die gesamte Durchführung des Federträgers verläuft,
wobei der Federträger vorzugsweise um das Rohrfederende herumgespritzt ist. Die
erfindungsgemäße Ausführungsform hat den Vorteil, daß das zu messende Medium direkt
in das Meßglied eintritt, ohne den Kuns.Lstoff-Federträger zu berühren; besonders
bei chemisch aggresiven Medien ist nämlich festgestellt worden, daß der unter Spannung
stehende Kunststoff des Federträgers
gelegentlich zu Rißbildung
neigt. Ferner entfallen die früher vorhandenen Probleme der Abdichtung zwischen
dem Federtrager bzw. des durch ihn hindurchgeführten Rohres einerseits und dem Innenraum
der Rohrfeder andererseits. Da der F.uststoff-Federträger keiner direkten Druckbelastung
ausgesetzt ist, eignet sich das erfindungsgemäße Rohrfeder-Element insbesondere
für Hochdruck-Instrumente mit einem Meßbereich bis hinauf zu etwa 6000 Kp/cm2. Gerade
bei derartig hohen Drucken besitzen die für diesen Zweck derzeit verwendbaren bekannten
Kunststoffe keine völlig ausreichende Gasdichtheit, so daß die bisherigen Rohrfeder-Elemente
mit Kunststoffträger hauptsächlich für niedrigere Druckbereiche Verwendung finden.
Schließlich bringt die Erfindung infolge einfacherer Herstellung Kostenersparnisse
mit sich.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden
an Hand der Zeichnung naher beschrieben; darin zeigen: Figur 1 ein Rohrfeder»Element,
das zur prinzipellen @@@läuterung mit einem Meßwerk und einer Skala bestückt dargestellt
ist; Figur 2 den Federträger des Rchrfeder-Elements nach Figur 1 im Schnitt, wobei
die umspritzte Rohrfeder nur teilweise dargestellt ist; Figur 3 eine vergrößerte
Darstellung des unteren Teils des Federträgers in einer anderen AusfiRlrungsform,
ebenfalls im Schnitt; Figur 4 den unteren Teil des Federträgers in wieder anderer
Ausführungsform und in ähnlicher Darstellung wie Figur 3; und Figur 5 den in der
Ausführungsform nach Figur 4 verwendeten Gewindeteil indes Federträgers.
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Gemäß Figur 1 besteht das erfindungsgemäße P.ohrfeder-Elensent aus
der eigentlichen Rohrfeder 20, die mit ihrem einen Ende 21 durch einen Federträger
22 verläuft und an ihrem anderen Ende 23 durch ein Endstück 24 abgeschlossen ist.
Ein an dem Federträger vorgesehenes Gewinde 42 dient zum Anschluß des Rohrfeder-Elements
an
ein Druckgefäß, so dafi das in dem Gefäß enthaltene Medium in die Rohrfeder 20 einströmt.
Durch Beaufschlagung mit Druck oder Temperatur streckt sich die Feder 20 um ein
entsprechendes Maß, wobei sich das Endstück 24 nach oben verlagert. Diese Verlagerung
wird durch Übertragungsglieder 28 auf ein Meßwerk 30 übertragen, das etaza mittels
Schrauben 31 am oberen Ende des J?ederträgers 22 befestigt ist. Die Anzeige der
Meßgröße erfolgt über einen von dem Meßwerk 30 angetriebenen Zeiger 32 an einer
entsprechend geeichten Skala 34.
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Die Rohrfeder 20 kann kreisrunden, ovalen, linsenförmigen, eckigen
oder einen sonstigen Querschnitt haben und, wie gezeigt, kreisbogenförmig oder auch
spiralförmig, wendelförmig oder in sonstiger Weise in einer oder mehreren Ebenen
gebogen sein. Die Feder 20 besteht aus Metall, üblicherweise aus Stahl-, Messing-
oder Bronzeblech, während der Federträger 22 aus Kunststoff besteht und am einfachsten
um die Rohrfeder 20 herumgespritzt ist.
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Gemäß Figur 2 und 4 verläuft das Ende 21 der Rohrfeder 20 durch den
gesamten Federträger 22 bis an das Ende, an dem sich das Gewinde 42 befindet. Das
zu messende Medium tritt daher direkt in die Rohrfeder 20 ein, so daß das Medium
mit dem Kunststoff-Federträger 22 an kritischen Stellen nicht in Berührung kommt.
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Um die Dichtung zwischen dem Gewinde 2 und dem entsprechenden Innengewinde
des Druckgefäßes einerseits sowie zwischen dem Ende 21 der Rohrfeder 20 und dem
Federträger 22 andererseits ZU erhöhen, kann gemäß Figur 2 und 3 ein das Ende 21
umgebender Ringkanal 35 vorgesehen sein, der zur Seite der Druckquelle hin offen
ist. Das Druckmedium strömt dann in diesen Ringkanal 35 ein und versucht, die ihn
umgebenden Materialteile des Federträgers 22 auseinanderzudrücken. Statt eines vollständigen
Ringkanals 35 können auch einzelne Ausnehmungen vorgesehen sein. Die Tiefe des Ringkanals
35 bzw. der Ausnelimungen entspricht im wesentlichen der Länge des Gewindes 42.
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Gemäß Figur 3 ist in aas Ende 21 ein Einsatz 36 mit einem Flansch
37 und einer Axialbohrung 38 eingesetzt. Der Einsatz 36 ist vor dem Umspritzen des
Federträgers 22 in das Ende 21 der Rohrfeder 20 eingepreßt, eingelötet, eingeklebt,
eingeschweißt oder in einer sonstigen Weise darin befestigt worden. In diesem Fall
reicht die Feder 20 nicht ganz bis ans untere Ende des Federträgers 22. Der Einsatz
36 hat die Aufgabe, das gegen Deformation besonders empSindliche freie Ende 21 der
Feder 20 beim Umspritzen mit dem Federträger 22 zu schützen. Außerdem dient der
Einsatz 36 zur weiteren Abdichtung der Feder 20 gegenüber den Federträger 22.
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Gemäß Figur 4 ist das Gewinde 42 nicht an den Runststoff-Federträger
22 angformt, sondern ist durch ein metallisches Gewindeteil 41 gebildet, das in
den Federträger 22 eingegossen oder eingespri.tzt ist. Das Gewindeteil 41 ist in
Figur 5 nochmals dargestellt. Danach ist ist der obere Abschnitt 43 des Gewindeteils
41 gerändelt und gegebenenfalls zusätzlich mit Querbohrungen 45 versehen um eine
bessere Verankerung in dem Federträger 22 zu gewährleisten. Weitere Vorkehrungen
zur Sicherung des Gewindeteils 41 gegen Verdrehen oder axiales Verschieben relativ
zu dem Federträger 22 können etwa an der inneren Iantelfläche des Gewindeteils 41
angebracht sein.
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Von den in den Figuren 2 bis 5 gezeigten ltaßnalBnen können mehrere
oder auch alle gleichzeitig angewandt werden. Beispielsweise könnte bei der Ausführungsform
nach Figur 4 innerhalb des Gewindeteils 41 in dem inneiaen Kunststoff-Teil ein Ringkanal
35 vorgesehen sein, und außerdem könnte das Ende 21 der Rohrfeder 20 durch einen
Einsatz 36 gemäß Figur 3 verstärkt sein.