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Flüssigkeitsthermometer Bei Flüssigkeitsthermometern, die zur Überwachung
der Betriebstemperaturen von Brennkraftmaschinen, insbesondere Schiffsdieselmotoren,
eingesetzt werden, ergeben sich durch die Vibrationen, die von der Maschine ausgehen,
besondere Probleme im Hinblick auf die Gebrauchsdauer der Thermometer. Durch die
Vibrationen werden die Glaskapillaren innerhalb der Schutzgehäuse zu Eigenschwingungen
angeregt, so daß bei unvermeidlichen Reibungen am Schutzgehause Scheuerstellen entstehen,
deren Folge der Bruch der Glaskapillare ist. Selbst wenn keine Scheuerstellen an
der Glaskapillare entstehen, führen häufig die Eigenschwingungen der Glaskapillare
durch die Art ihrer Halterung im Schutzgehäuse zu Dauerbritchen.
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Da zur Vermeidung von Eigenschwingungen die Glaskapillare in der Regel
fest eingespannt wird, ergeben sich durch die Einspannung und die im Betrieb auftretende
unterschiedliche WSrmedehnung des Schutzgehäuses und der Glaskapillare Deformationen,
die ebenfalls zum Bruch der Glaskapillare führen.
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Es ist bekannt, die Glaskapillare an ihrem oberen Ende im Anschluß
an die Lötstelle tellerförmig auszubilden, und diesen Teller in einer erweiterten
Bohrung des SchutzgehSuses zwischen einer ebenen Xreisringfläche im Gehäuse und
einer Schraube mit ebener Stirnseite
festzuspannen. Da das tellerförmige
angeschweißte Ende der Glaskapillare nicht immer genau senkrecht zur Längsachse
steht, wird es haufig bereits bei der Montage abgebrochen. Zugleich wird als Halterung
der untere Teil der Glaskapillare durch einen übergeschobenen Metallgewebeschlauch
an Pendelbewegungen innerhalb des Schutzgehäuses gehindert. Da der Metallgewebeschlauch
den freien Raum zwischen Glaskapillare und Tauchrohr nicht spielfrei ausfEillt,
kann die Glaskapillare immer noch kleine Pendelbewegungen ausfUhren. Umgekehrt kann
bei zu dickem Metallgewebeschlauch die Glaskapillare eine zu starke Verspannung
erfahren, die bei hohen Betriebstemperaturen zum Bruch führen kann.
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Es ist ferner bekannt, bei Glaskapillaren, die im oberen Teil in einen
größeren zylindrischen Glaskörper mit eingesetzter Grad-Skala übergehen, den Glaskörper
an der Übergangsstellen in einer Stufenbohrung des Schutzgehäuses aufsitzen zu lassen
und an seines oberen Ende durch eine kegelföraige Schraubenfeder axial zu verspannen.
Auch bei dieser Ausführung ergeben sich In Bereich der Sitzfläche Scheuerstellen,
weil der Glaskörper sich nicht so geometrisch genau fertigen läßt, wie die Aufnahmebohrung
im Schutzgehuse.
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Nachteilig ist bei allen Ausführungen, daß der untere Teil des Thermometers
ohne Brilhrung alt den Tauchrohr bleibt, so dafl der Luftspalt den Wärmeübergang
verschlechtert und Fehlanzeigen nicht zu verhindern sind.
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Die teilweise FUllung des Tauchrohres mit Messingspänen oder Ö1 bringt
zwar eine Verbesserung der Anzeigegenauigkeit; bei Temperaturen im Bereich der Abgase
von Dieselmotoren von 500 bis 600 C sind diese Mittel jedoch ungeeignet.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Glaskapillare eines Flüssigkeitsthermometers
so zu gestalten und im SchutzgehAuse zu befestigen, daß sie bei stärksten Dauerschwingungen
und hohen Temperaturen sicher im Schutzgehäuse gehalten wird und eine möglichst
genaue Temperaturanzeige vermittelt.
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Dieses wird bei einem Flüssigkeitsthermometer der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß die Glaskapillare an ihrem oberen Ende als eine kugelförmige
Verdickung ausgebildet ist, die in der Fassung in axialer Richtung eingespannt ist
und an ihrem unteren Ende von einer korbartigen bauchigen Hülse umgeben ist, die
aus blattfederförmigen, in Längsrichtung verlaufenden Stäbchen gebildet wird, wobei
sich der mittige bauchige Teil der HUlse an der Tauchrohrinnenwand und der obere
und untere Teil der Hülse an der Glaskapillare abstützt.
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Die kugelförmige Ausbildung des oberen Endes der Glaskapillare ermöglicht
eine axiale Verspannung, wobei die auf die Kugel einwirkenden Kräfte zum Mittelpunkt
gerichtet sind, so daß sich nur Druckkräfte in der Kugel ergeben. Außerdem erlaubt
die Kugelform vor der Verspannung eine Ausrichtung und Zentrierung der Glaskapillare
im Schutzgehäuse und damit eine spannungsfreie Befestigung.
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Die genaue Zentrierung der Glaskapillare im Tauchrohr wird durch die
federnde Hülse erreicht, die durch ihre bauchige Form am Tauchrohr anliegt und mit
ihren sich einschnUrenden Enden die Glaskapillare fest umschließt. Hierdurch ergibt
sich eine fast verlustlose Wrmeübertragung mit hoher Anzeigegenauigkeit.
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Um eine günstige Befestigung des kugelförmigen Endes der Glaskapillare
zu bewirken, wird vorgeschlagen, daß eine erweiterte Bohrung im oberen Teil der
Fassung kegelig angesenkt ist und daß eine Verschlußschraube zum Befestigung der
Glaskapillare eine ebene Unterseite hat. Um die Spannkräfte besser auf die Kugel
zu verteilen, wird vorgeschlagen, daß die Verschlußschraube zum Befestigen der Glaskapillare
an ihrer Unterseite kegelig angesenkt ist. Bei dieser Befestigung wirkt die Spannkraft
sowohl an der Gehäuseauflage wie auch an der Verschlußschraube auf einer Kreislinie
Die kegelige Form ermöglicht in Verbindung mit der Hülse ein genaues Ausrichten
der Glaskapillare in der Bohrung des Schutzgehäuses. Zum Ausgleich der nicht ganz
genauen geometrischen Kugelform der Glaskapillare gegenUber den KegelfLächen können
nötigenfalls elastische wärmebeständige Dichtringe verwendet werden.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, daß
die Hülse in Längsrichtung geschlitzt ist. Dadurch kann sich die Hülse auch bei
unterschiedlich dicken Glaskapillaren stets fest an die Glaskapillare anpressen.
Um ein leichtes Einschieben der Glaskapillare bei einer bereits im Tauchrohr haftenden
Hülse zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß sich der obere und untere Rand
der
Hülse im Durchmesser erweitert und größer ist als der Durchmesser der Glaskapillare.
Damit die Hülse beim Einschieben der Glaskapillare in das Schutzgehäuse immer an
der gleichen Stelle der Glaskapillare sitzt, wird vorgeschlagen, daß die Hülse an
ihrem unteren Rand in einen Boden übergeht.
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Um die Hülse besonders elastisch zu gestalten, wird vorgeschlagen,
daß die blattfederartigen Stäbchen am oberen Ende der Hülse frei auslaufen. Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zur Erhöhung der Haftung
der Hülse an der Glaskapillare und zur Steigerung des Wärmeüberganges die verlängerte
Hülse aus zwei hintereinander liegenden bauchigen Abschnitten mit einer Einschnürung
dazwischen besteht.
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Schließlich wird bei einem Flüssigkeitsthermometer, bei dem die Glaskapillare
in ein zusätzliches Schutzrohr eingesetzt ist, vorgeschlagen, daß das Schutzrohr
an seinem unteren Ende Längsschlitze hat. Durch diese Längsschlitze können sich
die blattfederartigen Stäbchen der Hülse mit ihrem bauchigen Teil hindurchspreizen
und am Tauchrohr abstützen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Die Abb. 1 zeigt ein Flüssigkeitsthermometer mit Schutzgehäuse in
Ansicht.
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Die Abb. 2 zeigt den oberen Teil des in Abb. 1 dargestellten Flüssigkeitsthermometers
mit Schutzgehäuse im Schnitt.
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Die Abb. 3 zeigt eine besondere Frm ir Utschlußschraube, wie sie in
Abb. 2 dargestellt ist.
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Die Abb. 4 zeigt den unteren Teil des in Abb. 1 dargestellten Flüssigkeitsthermometers
mit Schutzgehäuse im Schnitt.
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Die Abb. 5 zeigt eine besondere Form der Hülse zur Halterung der Glaskapillare.
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Die Abb. 6 zeigt einen Querschnitt durch die in Abb. 5 dargestellte
Hülse.
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Die Abb. 7 zeigt eine besondere Form der Hülse zur Halterung der Glaskapillare.
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Die Abb. 8 zeigt eine Glaskapillare, die von einem rohrartigen Schutzgehäuse
umgeben ist, in Verbindung mit der Hülse.
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In Abb. 1 ist ein Flüssigkeitsthermometer 1 mit Schutzgehäuse dargestellt.
Der obere Teil des Schutzgehäuses zeigt eine Fassung 2 mit Fensterausschnitt 3,
die mit einem Tauchrohr 4 verbunden ist.
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Über das Tauchrohr 4 wird eine nicht dargestellte Klemm- oder Keilringverschraubung
geschoben, um das Schutzgehäuse in einem Maschinengehäuses z.B. einem Abgassammelrohr,
zu befestigen. Im Fensterausschnitt 3 ist die Glaskapillare 5 mit der Gradskala
6 sichtbar.
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Die der Grad skala 6 zugeordneten Zahlen sind auf der Fassung 2 eingraviert.
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In Abb. 2 ist der obere Teil der Fassung 2 mit der Glaskapillare 5
im Schnitt dargestellt. Die Glaskapillare 5 wird von der Verschlußschraube
7
auf die kegelige Kreisfläche der erweiterten Bohrung 8 gedrückt und auf diese Weise
fest mit dem Schutzgehäuse verspannt.
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Bei nicht genauer geometrischer Form der kugeln Verdickung 9 des Endes
der Glaskapillare 5 können an den Druckflächen auch elastische Scheiben beigelegt
werden, damit örtlich keine zu hohe Flächenpressung eintritt.
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Die Abb. 3 zeigt eine Verschlußschraube 10, bei der die Unterseite
kegelförmig angesenkt ist. Mit dieser Ansenkung drückt die Verschlußschraube 10
auf die kugelförmige Verdickung 9 der Glaskapillare 5, so daß sich eine kreislinienförmige
Preßfläche ergibt, die eine bessere Druckverteilung als eine ebene Fläche hat. Auch
in diesem Falle können zum Ausgleich der nicht exakt geometrischen Glaskugel elastische
Zwischenringe verwendet werden. Die beschriebene Befestigung der Glaskapillare 5
erlaubt ein Ausrichtung des Glaskörpers innerhalb der dargebotenen Bohrung in der
Fassung 2 und dem Tauchrohr 4.
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In der Abb. 4 ist das Tauchrohr 4 mit der Glaskapillare 5 und der
korbartigen bauchigen Hülse 11 im Längsschnitt dargestellt. Die Hülse 11 stützt
sich mit dem bauchigen Teil an der Innenwand des Tauchrohres 4 ab, während die beiden
Enden die Glaskapillare 5 fest umschlingen. Zur Steigerung des Federweges ist die
Hülse 11 an einer Stelle ihres Umfanges 12 durchgehend geschlitzt. Durch diese Ausbildung
der Hülse ergibt sich eine elastische Lagerung der Glaskapillare, die unterschiedliche
Wärmedehnungen zwischen dem Tauchrohr 4 und der Glaskapillare 5 ausgleicht, aber
keine
Schwingungen zuläßt. Zugleich wird die Wärmevom Tauchrohr
4 gut an die Glaskapillare 5 geleitet, so daß keine nennenswerten Fehlmessungen
auftreten.
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Die Abb. 5 zeigt eine HUlse 13, bei der die blattfederartigen Stäbchen
an ihrem oberen Ende frei auslaufen und geringfügig kelchförmig nach außen aufgebogen
sind, damit das Einführen der Glaskapillare vereinfacht wird. Zugleich ergibt diese
Form eine größere Elastizität der Hülse. Abweichend von dieser Form kann die Hülse
13 an ihrem unteren Ende 14 auch in einen Boden übergehen, so daß die Glaskapillare
5 bis auf den Boden reichen kann. Hierdurch ergibt sich ein noch besserer Wärmetransport
und eine nicht verschiebbare Lage der Hülse 13 auf der Glaskapillare 5.
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Die Abb. 6 zeigt einen Querschnitt durch die geschlitzte HUlse 13.
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Die Anzahl der blattfederartigen Stäbchen kann je nach Größe der Glaskapillare
5 und Herstellungsart der Hülse mehr oder weniger Stäbchen haben.
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Die Abb. 7 zeigt eine Hülse 15, die an zwei hintereinanderliegenden
Stellen ausgebaucht ist und eine besonders starke Haftung im Tauchrohr gewShrleistet.
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Weitere Kombinationen von Einzelheiten der verschiedenen Hülsen sind
möglich.
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In Abb. 8 ist eine Glaskapillare 5 dargestellt, die von einem zusätzlichen
Schutzrohr 16 umgeben ist. Mit diesem Schutzrohr 16 wird die Glaskapillare 5 in
das Schutzgehäuse 2, 4 eingebaut. Im Bereich der GSadskala 6 hat das Schutzrohr
16 einen Ausschnitt, der etwa über die Hälfte des Umfanges reicht und die Anzeige
freigibt. Damit auch bei dieser Ausführung eine HUlse 11, 13, 15 vorteilhaft angewendet
werden kann, sind in dem Schutzrohr 16 im unteren Teil fensterartige Schlitze 17
vorgesehen, durch die sich die federnden Stäbchen der HUlse spreizen und an der
Tauchrohrinnenwand anlegen.