DE2533632C3

DE2533632C3 - Flüssigkeitsthermometer

Info

Publication number: DE2533632C3
Application number: DE19752533632
Authority: DE
Inventors: Erich 5000 Koeln Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-07-28
Filing date: 1975-07-28
Publication date: 1981-07-23
Also published as: DE2533632A1; DE2533632B2

Description

2. Flüssigkeitsthermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußschraube J< > (10) zum Befestigen der Glaskapillare (5) an ihrer Unterseite kegelig angesenkt ist.

3. Flüssigkeitsthermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11,13,15) in Längsrichtung geschlitzt ist und die blattfederartigen Stäbchen am oberen Ende der Hülse (13) frei auslaufen.

4. Flüssigkeitsthermometer nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der obere und untere Ranader Hülse (11,13,15) 4« im Durchmesser erweitert und größe·· ist als der Durchmesser der Glaskapillare (5).

5. Flüssigkeitsthermometer nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (13, 15) an ihrem unteren Rand in einen Boden übergeht.

6. Flüssigkeitsthermometer nach einem der Ansprüche 1 und 3 — 5, mit einem Schutzrohr, das die Glaskapillare umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (16) an seinem unteren Ende Längsschlitze (17) hat.

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65 ergeben sich durch die Vibrationen, die von der Maschine ausgehen, besondere Probleme im Hinblick auf die Gebrauchsdauer der Thermometer. Durch die Vibrationen werden die Glaskapiliaren innerhalb der Schutzgehäuse zu Eigenschwingungen angeregt, so daß bei unvermeidlichen Reibungen am Schutzgehäuse 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 Dauerbrüchen. Da zur Vermeidung von Eigenschwingungen die Glaskapillare in der Regel fest eingespannt wird, ergeben sich durch die Einspannung und die im Betrieb auftretende unterschiedliche Wärmedehnung des Schutzgehäuses und der Glaskapillare Deformationen, die ebenfalls zum Bruch der Glaskapillare führen.

Es ist bekannt, die Glaskapillare an ihrem oberen Ende im Anschluß an die Lötstelle tellerförmig auszubilden, und diesen Teller in einer erweiterten Bohrung des Schutzgehäuses zwischen einer ebenen Kreisringfläche 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 häufig 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 ausfüllt, kann die Glaskapillare immer noch kleine Pendelbewegungen ausführen. Umgekehrt kann bei zu dickem Metallgewebeschlauch die Glaskapillare eine zu starke Verspannung erfahren, die bei hohen Betriebstemperaturen zum Bruch führen kann.

Es ist ferner bekannt, bei Glaskapillaren, die im oberen Teil in einen größeren zylindrischen Glaskörper mit eingesetzter Gradskala übergehen, den Glaskörper an der Übergangsstelle in einer Stufenbohrung des Schutzgehäuses aufsitzen zu lassen und an seinem oberen Ende durch eine kegelförmige Schraubenfeder axial zu verspannen. Auch bei dieser Ausführung ergeben sich im Bereich der Sitzfläche Scheuerstellen, weil der Glaskörper sich nicht so geometrisch genau fertigen läßt, wie die Aufnahmebohrung im Schutzgehäuse.

Nachteili,, ist bei allen Ausführungen, daß der untere Teil des Thermometers ohne Berührung mit dem Tauchrohr bleibt, so daß der Luftspalt den Wärmeübergang verschlechtert und Fehlanzeigen nicht zu verhindern sind.

Die teilweise Füllung des Tauchrohres mit Messingspänen oder öl bringt zwar eine Verbesserung der Anzeigegenauigkeit; bei Temperaturen im Bereich der Abgase von Dieselmotoren von 500 bis 600" C sind diese Mittel jedoch ungeeignet.

Es ist ein Thermometer mit Tauchrohr bekannt, bei dem auf das untere Ende der Glaskapillare kegelmantelförmige Metallhülsen aufgesteckt sind, die durch meridionale Schlitze federnd wirken sollen und außerdem durch kleine Nocken in der Kegelmantelfläche auf Abstand gehallen werden. Damit soll ein besserer Wärmeübergang vom Tauchrohr zur Glaskapillare erzielt werden. Nachteilig ist bei dieser Ausführung, daß der Wärmeübergang nur über die Kreisringlinie, auf der sich die Metallhülsen einerseits mit dem Tauchrohr und andererseits mit der Glaskapil-

lare berühren, erfolgen kann. Ferner ist nachteilig, daß die Spreizkraft des Hülsenpaketes die Kapillare so festhält, daß keine Demontage der Kapillare ohne Zerstörung möglich ist und die Schichtung der einzelnen Hülsen zu einem Paket eine Steifigkeit ergibt, die kein ί Ausrichten des oberen Teils der Kapillare zuläßt. Die Kapillare würde in den meisten Fällen im oberen Teil bereits mit einer Biegung eingebaut. Aus diesem Grunde wurde bei dieser Thermometerart die Kapillare oberhalb des Tauchrohres ohne Gehäuse verwendet, m Der Einsatz eines solchen Thermometers bei Maschinen, von denen hochfrequente Schwingungen ausgehen, ist wegen des frei schwingenden oberen Thermometerendes nicht möglich.

Es ist ferner ein Maschinenthermometer bekannt, bei η dem die Glaskapillare an ihrem oberen Ende mit einem als Kronenfeder bezeichneten Metallteil verkittet ist. Diese Kronenfeder mit Glaskapillare wird in eine im Durchmesser abgesetzte Büchse eingehängt und in den oberen Teil des Thermometergehäuses eingesetzt. Der untere Thermometerteil ist nicht gehalten und kann nach allen Seiten innerhalb des Gehäuses Bewegungen ausführen. Nachteilig ist bei dieser Ausführung, daß mit der Verbindung von Kronenfeder und Glaskapillare bisher keine auch nur annähernd befriedigende Gebrauchsdauer als Maschinenthermometer erzielt werden konnte. Ein weiterer Nachteil dieses Thermo meters besteht in der unkontrollierten Lage des unteren Endes der Glaskapillare, was sich einseitig an die Wandung des Tauchrohres anlegen kann und dabei m durchgescheuert wird. Bei freier Aufhängung im Tauchrohr ohne Berührung der Wand ist der Warnte-Übergang schlecht, die Anzeige träge und ungenau.

Es ist noch ein Thermometer für Petroleumlagerbehälter bekannt (US-PS 21 19 344), bei dem die « Glaskapillare an ihrem oberen Ende kugelförmig ausgebildet ist und am Übergang von der zylindrischen Form der Kapillare zum kugelförmigen Ende rundum auf etwa den halben Durchmesser eingeschnürt ist. In diese Einschnürung greifen von zwei sich gegenüberliegenden Seiten federbelastete kugelförmige Köpfe ein, die die Kapillare durch ihre Federkraft festklemmen. Nachteilig ist hierbei, daß durch unterschiedliche Federkräfte — und diese sind von der Herstellung aus immer unterschiedlich — die Kapillare stets von einer i^r> Seite etwas stärker gedrückt wird und einseitig am Gehäuse anliegt, so daß keine mittige spannungsfreie Lage der Kapillare erzielt wird. Da die kugelförmigen Köpfe geometrisch genau gefertigt sind, dagogen aber die Einschnürung der Glaskapillare immer eine nicht genau bestimmbare geometrische Form hat, weil sie sich beim Erkalten des in Handarbeit geformten Glases ergibt, werden die kugelförmigen Köpfe stets nur eine punktweise Berührung mit der Glaskapillare haben. Das bedeutet aber punktweise Druckstellen, die bei Auftreten von Schwingungen zum Bruch der Kapillare führen.

An ihrem unteren Ende ist die Kapillare durch eine röhrenförmige Klemme gehalten, die an ihrem unteren Ende durch zwei Schlitze in federnde Segmente aufgeteilt ist, die durch eine geringe Bördelung nach innen mit ihrem äußersten Ende, welches eine Art Schneide bildet, die Kapillare halten. Nachteilig ist hierbei die durch die Form der Halterung bedingte unnachgiebige Befestigung der Kapillare und die schneidenförmige Berührung durch das Ende der inwärts gebogenen Segmente. Eine solche Halterung einer Kapillare führt bei Erschütterungen durch Schwingungen durch die feste Einspannung und die Schneide zur Beschädigung und Bruch der Kapillare. Ein Thermometer dieser Art ist nur für die Verwendung an ruhenden Objekten geeignet; denn es handelt sich um ein Thermometer für einen Petroleumtank. Als Maschinenthermometer, wo mit hochfrequenten Schwingungen, die von der Maschine ausgehen, gerechnet werden muß, ist eine solche Thermometerbauart nicht geeignet. Dieses geht auch aus der Gestaltung des unteren Thermometerendes hervor; denn dieses hat eine offene Bauweise und kein gekapseltes Tauchrohr, wie ein Maschinenthermometer.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Glaskapillare eines Flüssigkeitsthermometers so zu gestalten und im Schutzgehäuse zu befestigen, daß sie bei stärksten Dauerschwindungen und hohen Temperaturen sicher im Schutzgehäuse gehalten wird und eine möglichst genaue Temperaturanzeige vermittelt.

Dieses wird bei einem Flüssigkeitsthermometer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Glaskapillare

a) an ihrem oberen Ende als eine kugelförmige Verdickung ausgebildet ist,

b) in der Fassung mittels einer Verschlußschraube in axialer Richtung gegen eine kegelige Ansenkung eingespannt ist,

c) an ihrem Ende von einer korbartigen bauchigen Hülse uingeben ist, daß ferner

d) die Hülse aus blattfederförmigen, in Längsrichtung verlaufenden Stäbchen gebildet ist und daß

e) sich der mittige bauchige Teil der Hülse an der Tauchrohrinnenwand und der obere und untere Teil der Hülse an der Glaskapillare abstützen.

Die kugelförmige Ausbildung des oberen Endes der Glaskapillare zusammen mit der kegeligen Ansenkung und der Verschlußschraube 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.

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 einschnürenden Enden die Glaskapillare fest umschließt. Hierdurch ergibt sich eine fast verlustlose Wärmeübertragung mit hoher Anzeigegenauigkeit.

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 gegenüber den Kegelflächen können nötigenfalls elastische wärmebeständige Dichtringe verwendet werden.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Hülse in Längsrichtung geschlitzt ist und die blattfederartigen Stäbchen am oberen Ende der Hülse frei auslaufen. Dadurch kann sich die Hülse auch bei unterschiedlich dicken Glaskapillaren stets fest an die Glaskapillare anpressen. Die frei auslaufenden Enden ergeben eine hohe

Elastizität der Hülse.

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 simmer an der gleichen Stelle der Glaskapillare sitzt, wird vorgeschlagen, daß die Hülse an ihrem unteren Rand in einen Boden übergeht.

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 Tauehrohr abstützen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

Die A b b. 1 zeigt ein Flüssigkeitsthermometer mit Schutzgehäuse in Ansicht.

Die Abb. 2 zeigt den oberen Teil des in Abb.l dargestellten Flüssigkeitsthermometers mit Schutzgehäuse im Schnitt.

Die Abb. 3 zeigt eine besondere Form der Verschlußschraube, wie sie in A b b. 2 dargestellt ist.

Die Abb.4 zeigt den unteren Teil des in Abb.l dargestellten Flüssigkeitsthermometers mit Schutzgehäuse im Schnitt.

Die A b b. 5 zeigt eine besondere Form der Hülse zur Halterung der Glaskapillare.

Die Abb.6 zeigt einen Querschnitt durch die in A b b. 5 dargestellte Hülse.

Die A b b. 7 zeigt eine besondere Form der Hülse zur Halterung der Glaskapiüare.

Die Abb. 8 zeigt eine Glaskapillare, die von einem rohrartigen Schutzgehäuse umgeben ist. in Verbindung mit der Hülse.

In Abb.l 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. Über das Tauchrohr 4 wird eine nicht dargestellte Klemm- oder Keilnngverschraubung geschoben, um das Schutzgehäuse in einem Maschinengehäuse, z. B. einem Abgassammelrohr. zu befestigen. Im Fensterausschnilt 3 ist die Glaskapillare 5 mit der Gradskala 6 sichtbar. Die der Gradskala 6 zugeordneten Zahlen sind auf der Fassung 2 eingraviert.

In Abb. 2 ist der obere Teil der Fassung 2 mit der Glaskapillare 5 im Schnitt dargestellL Die Glaskapillare 5 wird von der Verschlußschraube 7 auf die kegelige Kreisfläche der erweiterten Bohrung 8 gedruckt und auf diese Weise fest mit dem Schutzgehäuse verspannt. Bei nicht genauer geometrischer Form der kugeligen Verdickung 9 des Endes der Glaskapillare 5 können an den Druckflächen auch elastische Scheiben beigelegt werden, damit örtlich keine zu hohe Flächenpressung eintritt.

Die A b b. 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 j 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 eine Ausrichtung des Glaskör-

Hi pers innerhalb der dargebotenen Bohrung in der Fassung 2 und dem Tauchrohr 4.

In der Abb.4 ist das Tauchrohr 4 mit der Glaskapillare 5 und der korbartigen bauchigen Hülse U im Längsschnitt dargestellt. Die Hülse 11 stützt sich mit

i'i 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 i 1 an einer Stelle ihres Umfanges 12 durchgehend geschlitzt. Durch diese Ausbildung der Hülse ergibt sich

2» eine elastische Lagerung der Glaskapillare, die unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen dem Tauchrohr 4 und der Glaskapillare 5 ausgleicht, aber keine Schwingungen zuläßt. Zugleich wird die Wärme vom Tauchrohr 4 gut an die Glaskapillare 5 geleitet, so daß

-"> keine nennenswerten Fehlmessungen auftreten.

Die Abb. 5 zeigt eine Hülse 13. bei der die blattfederartigen Stäbchen an ihrem oberen Ende frei auslaufen und geringfügig kelchförmig nach außen aufgebogen sind, damit das Einführen der Glaskapillare

in 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

i'i noch besserer Wärmetransport und eine nicht verschiebbare Lage der Hülse 13 auf der Glaskapillare 5.

Die Abb. 6 zeigt einen Querschnitt durch die geschlitzte Hülse 13. Die Anzahl der blattfederartigen Stäbchen kann je nach Größe der Glaskapillare 5 und

w Herstellungsart der Hülse mehr oder weniger Stäbchen haben.

Die Abb. 7 zeigt eine Hülse 15, die an zwei hiniereinanderiiegenden Steilen ausgebaucht ist und eine besonders starke Haftung im Tauchrohr gewährlei-

·»"· stet.

Weitere Kombinationen von Einzelheiten der verschiedenen Hülsen sind möglich.

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 Gradskala 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 Hülse 11,13,15

ϊϊ vorteilhaft angewendet werden kann, sind in dem Schutzrohr 16 im unteren Teil fensterartige Schlitze 17 vorgesehen, durch die sich die federnden Stäbchen der Hülse spreizen und an der Tauchrohrinnenwand anlegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsthermometer, das aus einer Glaskapillare besteht, die auswechselbar in ein Schutzgehäuse eingesetzt ist, das aus einem Tauchrohr und einer damit verbundenen Fassung mit Fensterausschnitt besteht die miteinander verbunden sind, wobei unterhalb der Übergangsstelle des Tauchrohres zur Fassung ein Außengewinde zum Befestigen des Schutzgehäuses vorgesehen ist und die Glaskapillare am oberen Ende der Fassung befestigt und im Tauchrohr gehalten ist. Bei Flüssigkeitsthermometern, die zur Überwachung der Betriebstemperaturen von Brennkraftmaschinen, insbesondere Schiffsdieselmotoren, eingesetzt werden, 2(1 Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsthermometer, das aus einer Glaskapillare besteht, die auswechselbar in ein Schutzgehäuse eingesetzt ist, das aus einem Tauchrohr und ί einer damit verbundenen Fassung mit Fensterausschnitt besteht, die miteinander verbunden sind, wobei unterhalb der Übergangsstelle des Tauchrohres zur Fassung ein Außengewinde zum Befestigen des Schutzgehäuses vorgesehen ist und die Glaskapillare am oberen Ende der Fassung befestigt und Im Tauchrohr gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskapillare (5)

a) an ihrem oberen Ende als eine kugelförmige Verdickung (9) ausgebildet ist, '⁵

b) in der Fassung (2) mittels einer Verschlußschraube (7) in axialer Richtung gegen eine kegelige Ansenkung eingespannt ist,

L-) an ihrem Ende von einer korbartigen bauchigen Hülse (11,13,15) umgeben ist, daß ferner

d) die Hülse (11, 13, 15) aus blattfederförmigen, in Längsrichtung verlaufenden Stäbchen gebildet ist und daß

e) sich der mittige bauchige Teil der Hülse (11,13, 15) an der Tauchrohrinnenwand und der obere ²⁾ und untere Teil der Hülse (11, 13, 15) an der Glaskapillare abstützen.