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Anzeigevorrichtung, welche die Errechung
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eines Temperaturgrenzwertes anzeigt.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung, welche die
Erreichung eines Temperaturgrenzwertes anzeigt, insbesondere zur Überwachung von
Schienenfahrzeugen, mit einem bei einer bestimmen Grenztemperatur physikalisch reagierenden
Element, welches die Anzeige auslöst.
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Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 75 o5 459 ist eine Anzeigevorrichtung
dieser Art bekannt, bei dem das physikalisch reagierende Element ein zwischen zwei
elektrischen Kontakten angeordnetes eutektisches Metall mit definiertem Schmelzpunkt
ist, welches bei Überschreitung der Schmelztemperatur schmilzt und die Kontakte
galvanisch verbindet, wodurch ein elektrisches Signal für die Anzeige ausgelöst
wird.
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Derartige Anzeigevorrichtungen hängen in ihrer Funktionsfähigkeit
von dem Vorhandensein einer elektrischen Spannung ab. Auf Güterzüge beispielsweise
findet sich jedoch meist keine elektrische Leitung.
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Es müßte also für die Anzeigevorrichtung die gesamte elektrische Installation
erst geschaffen werden. Außerdem ist eine Anzeigevorrichtung an den Radsätzen von
Schienenfahrzeugen erheblichen dauernden Stoßbeanspruchung ausgesetzt, die leicht
dazu führen, daß die elektrischen Zuführungsleitungen und Anschlüsse brechen, wodurch
die Anzeigevorrichtung außer Betrieb gerät.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Anzeigevorrichtung der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß sie ein nicht auf Fremdenergie angewiesenes, energiemäßig
in sich geschlossenes System bildet und dabei besonders stoßfest ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß
die Anzeigevorrichtung ein in einem Gehäuse gelagertes, von außen sichtbares Anzeigeelement
enthält, welches eine Normallage und eine bei Erreichung des Temperaturgrenzwertes
eingenommene Lage aufweist und in der Normallage durch ein an dem Anzeigeelement
angreifendes Halteelement arretierbar ist, und daß ein im wesentlichen erst bei
einer vorgegebenen Grenztemperatur einen Hub ausführendes, selbsttätig arbeitendes
Hubelement vorgesehen ist, mittels welchem das Halteelement und das Anzeigelement
außer Eingriff bringbar sind.
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Die Energie zur Betätigung der Anzeigevorrichtung braucht hierbei
also nicht von außen geliefert zu werden, sondern wird der Umgebungswärme entnommen.
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Die ganze Anordnung ist energiemäßig in sich abgeschlossen. Als Hubelemente
kommen mit einer Flüssigkeit arbeitende Dehnelemente oder kleine,
mit
einem wachsartigen Dehnstoff gefüllte Zylinder -in Betracht, die durch einen Kolben
verschlossen sind. Der Dehnstoff erfährt in einem bestimmten engbegrenzten Temperaturbereich
eine kräftige Dehnung, durch die der Kolben um einen entsprechenden Hubbetrag mit
relativ großer Kraft ausgeschoben wird, wodurch das Halteebment und das Anzeigeelement
in geeigneter Weise außer Eingriff gebracht werden können. Bruchanfällige Leitungsanschlüsse
fehlen.
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Durch die in dem Hubelement zur Verfügung stehende erhebliche Betätigungskraft
kann die Vorrichtung mechanisch sehr widerstandsffig ausgeführt werden.
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In einer ersten Ausführungsform ist das Anzeigelement in dem Gehäuse
beweglich gelagert und weist eine Ruhelage und eine der Normallage entsprechende
gespannte Lage auf, in welcher es unter Ferdervorspannung stehend durch das Halteelement
arretierbar ist.
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Die Feder liefert hierbei die Energie zur Verlagerung des Anzeigeelements,
während das Hubelement die Energie zur Auslösung der Verlagerung hergibt.
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Bevorzugt soll das Anzeigeelement zwei verschiedene Ansichtsflächen
und das Gehäuse ein Fenster aufweisen, durch das das Anzeigeelement in der gespannten
Lage die eine, in der Ruhelage die andere Ansichtsfläche darbietet.
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Natürlich können die Ansichtsflächen in geeigneter Weise markiert
werden, z.B. durch verschiedene Farben. Durch einen Blick auf die Anzeigevorrichtung
ist dann erkennbar, ob der einzuhaltende Temperaturgrenzwert überschritten worden
ist.
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Insbesondere kann das Anzeigeelement eine in einem es umgebenden
Gehäuse drehbar gelagerte, segmentweise Ansichtsflächen aufweisende unter der Wirkung
einer Drehfeder stehende Anzeigescheibe sein.
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Diese Ausführungsform ist zweckmäßig, weil eine Drehlagerung des
Anzeigeelements besonders einfach und reibungsarm zu verwirklichen ist.
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Anzeigeelemente dieser Art sind für sich genommen zur Anzeige des
Bestehens einer Verbindung an einem Fernsprechapparat bekannt.
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In einer anderen Ausführungsform ist das Anzeigeelement eine durch
das Hubelement von dem Gehäuse absprengbare, dabei eine Anzeigefläche freigebende
Abdeckscheibe.
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Die Anzeigefläche kann in auffallender Weise markiert sein. z.B.
durch eine leuchtende Färbung.
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Wenn dann der Temperaturgrenzwert einmal überschritten und die die
Anzeigefläche sonst verbergende Abdeckscheibe abgesprengt ist, liegt die Anzeigefläche
frei und zeigt die Überschreitung des Temperaturgrenzwertes an.
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Zweckmäßig trägt die Abdeckscheibe einen rückwärtigen Ansatz für
den Angriff des Halteelements.
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Die bauliche Ausfuehrung ist bei beiden Ausführungsformen vorzugsweise
so, daß das Hubelement in Achsrichtung der Anzeigescheibe bzw. Abdeckscheibe wirkt.
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Bei der ers-ten Ausführungsform kann dabei das Halteelement ein axialer,
außerhalb der Achse der Anzeigescheibe an dieser angreifender Haltestift sein.
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Das Hubelement verlagert also Haltestift und Anzeigescheibe in Achsrichtung
gegeneinander, wodurch der Haltestift aus der für ihn vorgesehenen Ausnehmung der
Anzeigescheibe freikommt und die Anzeigescheibe unter der Wirkung der Drehfeder
sich bis zur Ruhelage verlagern kann.
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Grundsätzlich kann dabei das Hubelement sowohl an der Anzeigescheibe
als auch am Haltestift angreifen.
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Bevorzugt wirkt jedoch das Hubelement gegen die Anzeigescheibe und
ist eine am Gehäuse abgesetzte Feder vorgesehen, die die Anzeigescheibe axial gegen
den ausfahrenden Teil des Hubelements drückt, um die ganze Anordnung spielfrei und
stoßgesichert zusammenzuhalten.
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Es empfiehlt sich, daß das Gehäuse auf der der Ansichtsseite abgewandten
Seite einen das Hubelement aufnehmenden Ansatz aufweist.
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Dieser Ansatz kann ferner zweckmäßig außenseitig als Gewindebolzen
ausgebildet sein.
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Dieses Merkmal ist wichtig, weil auf diese Weise die Anzeigevorrichtung
in eine Gewindebohrung eines Achslagergehäuses eingesehraubt werden kann, insbesondere
statt einer Halteschraube für den Deckel des Achslagergehäuses. Die etwa entstehende
Wärme wird dadurch unmittelbar auf den Ansatz und damit auf das in ihm befindliche
Hubelement übertragen, welches somit trägheitsarm auf eine entstehende Temperaturerhöhung
reagieren kann.
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Weiterhin kann das Hubelement in dem Ansatz in Achsrichtung verschiebbar
sein. Der ausfahrende
Teil des Hubelements kann gegen eine am
Ansatz bzw. am Gehäuse abgestützte Feder anliegen, während gegen die andere Seite
des Hubelements eine weitere am Ansatz abgestützte stärkere Feder wirkt.
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Das Hubelement ist also zwischen zwei Federn eingespannt , von denen
die erste durch die Betätigung des Hubelements überwunden und zusammengedrückt wird,
wobei die zweite Feder eine SicherheitsDnktion ausübt und verhindern soll, daß bei
einem Überhub des Hubelements die Anzeigevorrichtung aus ein andergesprengt wird.
Das Hubelement kann sich bei einem Überhub unter Zusammendrückung der stärkeren
Feder nach rückwärts verlagern.
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Nach einer anderen Ausführungsform kann das Hubelement in dem Ansatz
in Achsrichtung festgelegt sein um der ausfahrende Teil des Hubelements huber eine
Feder gegen das gegen die Anzeigescheibe sich abstützende Druckelement wirken.
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Diese Feder hebt einerseits die Anzeigescheibe von den Haltestiften
ab und dient anderseits zur Aufnahme eines evtl. Überhubs, in dem sie weiter zusammengedrückt
wird, während das Druckelement und die Anzeigescheibe nicht weiter verlagert werden.
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Es kann ferner das Druckelement in Hubrichtung über eine weitere
Feder am Gehäuse abgestützt sein, die schwächer- als die andere Feder ist.
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Die weitere Feder wird also bei einem Hub des Druckelements zusammengedrückt
und bildet bei Erreichung der Grenze ihrer Zusammendrückung einen Anschlag für das
Druckelement. Wenn das Druckelement an diesem Anschlag festliegt, erfolgt der weitere
Hub des Hubelements unter Zusammendrückung der stärkeren Feder.
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Bei der Aus führungs form mit der absprengbaren Abdeckscheibe kann
das Halteelement in dem Ansatz fest abgestützt sein und unmittelbar gegen die absprengbare
Abdeckscheibe wirken.
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Da die Absprengscheibe ohnehin ausgestoßen wird, bedarf es hierbei
keiner Sicherung gegen einen Überhub. Diese Ausführungsform weist auch die geringste
Anzahl von Teilen auf und ist einfach in der Herstellung sowie stoßunempfindlich.
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Die Anzeigevorrichtung ist primär eine optische Anzeigevorrichtung,
insofern sie eben das Anzeigeelement optisch darbietet. Nichtsdestoweniger kann
ein bei Rückkehr des Anzeige elements in die Ruhelage betätigbares Schaltelement
vorgesehen sein, um zusätzliche Funktion ausüben zu können. Das Schaltelement kann
etwa ein elektrischer oder auch ein pneumatischer Schalter sein.
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In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Anzeigevorrichtung; Fig.
2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 und 4 zeigen Ansichten
gemäß Fig, 1 von oben; Fig. 5 und 6 zeigen Fig. 1 und 2 entsprechende Ansichten
einer anderen Ausführungsform; Fig. 7 zeigt eine Ansicht gemäß Fig. 1 auf eine weitere
Ausführungsform; Fig. 8 zeigt eine Vorderansicht auf die Ausführungsform nach Fig.
7;
Fig. 9 zeigt eine Vorderansicht auf diese Ausführungsform nach
Überschreitung des Temperaturgrenzwertes; Fig. lo zeigt einen Längsschnitt durch
ein Achslager eines Schienenfahrzeuges mit angebrachter Anzeigevorrichtung.
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Die als Ganzes mit lo bezeichnete Anzeigevorrichtung umfaßt ein Gehäuse
1 in Form einer flachen zylindrischen Dose, welches auf der Ansichtsseite durch
eine durchsichtige Abdeckscheibe 2 und auf der Rückseite durch einen Boden 3 ver-.
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schbssen ist. Vor der Abdeckscheibe 2 ist eine Maske 4 angebracht,
die (in dem Ausführungsbeispiel ) vier segmentförmige Ausschnitte 5 (Fig. 3) freiläßt
und vier im wesentlichen gleichgroße Flächen 6 abdeckt. Die Ausschnitte 5 erstrecken
sich fast von der Mitte der Abedeckscheibe 3 bis zum Rand des Gehäuses 1.
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In dem Gehäuse 1 ist zwischen der Abdeckscheibe 2 und dem Boden 3
eine Anzeigescheibe 7 drehbar gelagert. Die Anzeigescheibe 7 besitzt in ihrer Mitte
ein Lagerstück 8, welches mit einem in Fig. 1 nach unten weisenden Zapfen in einem
Drückstück 9 drebar gelagert ist. An dem Lagerstück 8 greift eine spiralförmige
Drehfeder 11 an, die an einem rückwärtigen Ansatz 12 am Boden 3 der Anzeigevorrichtung
lo festgelegt ist.
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Der Ansatz 12 ist in seinem unteren Teil 13 als Gewindebolzen ausgebildet
und enthält ein in einer Längsbohrung
14 untergebrachtes Hubelement
15 in Form eines Zylinders, der mit einem Dehnstofr gefüllt ist und bei einer Dehnung
desselben einen Kolben 16 austreibt, der an dem Druckelement 9 angreift und dieses
gegen die Kraft einer Feder 17 vorschiebt, welche durch einen im Ansatz 12 festgelegten
Ring 18 abgestützt ist. Beim Vorschieben des Druckstücks 9 werden auch das Lagerstück
8 und damit die Anzeigescheibe 7 gemäß Fig. 1 nach oben verlagert. Dabei kommt die
Anzeigescheibe 7 außer Eingriff mit einem Haltestift 20, der normalerweise in eine
Bohrung der Anzeigescheibe 7 eingreift und parallel zur Achsrichtung der Anzeigescheibe
7 im der Anzeigescheibe 7 zugewandten Rand des Ansatzes 12 festgelegt ist. Dadurch
schnappt die Anzeigescheibe 7 unter der Wirkung der Drehfeder 11 in eine Ruhelage
zurück. Damit nun bei einer besonders starken Temperatureinwirkung und den damit
einhergehenden Uberhub des Hubelements 15 die Anzeigescheibe 7 nicht nach oben aus
dem Gehäuse 1 heruasgedrückt wird, ist das Hubelement 15 huber eine Feder 19 rückwärtig
gegen das Ende der Bohrung 14 des unteren Ansatzendes 13 abgestützt. Die Feder 19
ist stärker als die Feder-17. Im Normalfall wird sie also wenig zusammengedrückt
und erfolgt bei einem Hub des Hubelements 15 vorzugsweise eine
Zusammendrückung
der Feder 17. Wenn diese aber das Ende ihrer. Zusammendrückbarkeit erreicht aht,
erfolgt das weitere Nachgeben gegen den Hub des Hubelements 15 durch verlagerung
desselben unter Zusammendrückung der Feder 49, so daß keine übermäßigen Kräfte auftreten
können.
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Um die Anzeigescheibe 7 mit dem Lagerstück 8 in Anlage an dem Druckstück
9 zu halten und dennoch den zum Auslösen erforderlichen Hub der Anzeigescheibe 7
zuzulassen, ist das Lagerstück 8 übereínwqberednc Feder24 in fhe abgestützten Stift
21 gegen die Abdeckscheibe 2 abgestützt.
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Wie aus den Figuren 3 und 4 zu ersehen ist besitzt die Anzeigescheibe
7 sektorweise Ansichtsflächen, die sich mit den Flächen 5,6 der Maske decken. In
der gespannten Lage der Anzeigescheibe 7 (Fig. 3) ist durch die sektorförmigen Ausnehmungen
5 der Maske 4 die eine Gruppe der Ansichtsflächen Anzeigescheibe 7 sichtbar. Diese
können beispielsweise genauso gefärbt sein wie die abdeckenden Sektoren 6 der Maske
4, so daß, Wie aus Fig. 3 ersichtlichXein gleichmäßiger Farbeindruck entsteht, der
den Normalzustand kennzeichnet. Ist aber die Grenztemperatur einmal überschritten
worden und hat das Hubelement-die Anzeigescheibe 7 von dem Haltestift 20 abgehoben,
so springt die Anzeigescheibe 7 unter der Wirkung der Drehfeder 11 um eine Segmentbreite
in Umfangsrichtung um, so daß nunmehr die Ansichtsflächen 23 in den offenen Segmenten
5 der Maske 4 sichtbar sind, die eine von den geschlossenen Segmenten 6 stark abweichende
Färbung aufweisen. So ist auf den ersten Blick ersichtlich, daß an der betreffenden
Meßstelle-eine unzuträglich hohe Temperatur zugegen gewesen ist.
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Die Anzeigevorrichtung 10 kann wieder verwendet werden, denn es ist
im Boden 3 eine Öffnung vorgesehen, durch die hindurch mit einem Stift ein Angriff
an der Anzeigescheibe 7 erfolgen kann, um diese gegen die Wirkung der Feder 11 und
unter erneuter Spannung derselben zürückzudrehen, bis die Anzeigescheibe 7 unter
der Wirkung des gefederten Stiftes 21 wieder an dem Haltestift 20 einrastet.
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In den Fig. 5 und 6 ist eine abgewandelte Anzeigevorrichtung-lo'
dargestellt, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau mit der Anzeigevorrichtung lo übereinstimmt.
Entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet. Die Anzeigescheibe
7 wird von zwei einander diametral gegenüberliegenden Haltestiften 20 arretiert,
von denen der in Fig. 5 linke zugleich das Widerlager für die an dem mit der Anzeigscheibe7
verbundenen Lagerstück 8 angreifende Drehfeder 11' ist. Das Hubelement 15' ist in
dem Ansatz 12' nicht axial beweglich'sondern stützt sich an einer Innenschulter
26 des Ansatzes 121 ab. Der ausfahrens Teil 16' wirkt über eine als Schraubendruckfeder
ausgebildete Feder 25 gegen das Druckelement 9', welches die Form einer Hülse mit
einem Hutprofil aufweist und die Feder 25 in sich aufnimmt.Die sich an dem im Gehäuse
1' bzw. dem oberen Teil des Ansatzes 121festgelegten Ring 18 abstützende, als Schraubendruckfeder
ausgebildete Feder 17' umgibt-das Druckelement 9' und wirkt gegen dessen unteren,
der Krempe des Hutprofils entsprechenden Rand 27> um das Druckelement 9' gegen
das Hubelement 15' zu drücken. Die Feder 25 ist stärker als die Feder 17', so daß
bei einem Ausfahren des ausfahrenden Teils 16' des Hubelements 15' zunächst das
Druckelement 9' mit
der Anzeigescheibe 7 nach oben verlagert werden
und erst wenn die Feder 17' ganz zusammengedrückt ist und einen Anschlag bildet,
der Überhub des ausfahrenden Teils 16' durch eine Zusammendrückung der Feder 25
aufgefangen wird.
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Das Lagerstück 8 ist auf einem oberen Zapfen des Druckelements 9
drehbar gelagert. Dadurch, daß das Druckelement 9' mit relativ großen Hebelarmen
allseitig geführt und verspannt ist, ergibt sich eine besonders stabile Lagerung
der Anzeigescheibe 7.
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Bei der Anzeigevorrichtung lo" der Fig. 7 bis 9 ist dem Gehäuse 1"
bzw. dessen Ansatz 12" ein Hubelement 15 " untergebracht, welches sich unmittelbar
gegen den Ansatz 12" abstützt und unmittelbar gegen den Ansatz 41 der das Anzeigeelement
bildenden Abdeckscheibe 42 wirkt. Die Abdeckscheibe 4t ist als Kreisscheibe ausgebildet
und sitzt in einer entsprechenden Ausnehmung des Gehäuses 1". Am Rand ist die Abdeckscheibe
42 durch eine Dichtung 43 abgedichtet, damit keine Feuchtigkeit oder Verunreinigungen
hinter die Abdeckscheibe 42 eindringen können.
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Die Abdeckscheibe 42 überdeckt eine dem Betrachter zugewandte Anzeigefläche
44, die mit einer auffälligen Färbung versehen sein kann.
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Der rückwärtige Ansatz 41 der Abdeckscheibe 42 besitzt eine Rundumnut
45, in die über den Umfang verteilte, die Halteelemente bildende Haltekugeln 46
eingreifen, die in einem den Ansatz 41 umgebenden, mit dem Gehäuse ltX verbundenen
Käfig 47 angeordnet sind und durch einen sie außen umgreifen-(en Federring 48 radial
nach innen gedrückt werden.
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In Fig. 7 ist die Abdeckscheibe 42 in der Anzeigevorrichtung 42 in
ausgezogenen Linien und darüber noch einmal außerhalb der Anzeigevorrichtung 42
in gestrichelten Linien dargestellt.
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Beim Einsetzen der Abdeckscheibe 42 schnappen die Kugeln 46 in die
Rundumnut 45 des Ansatzes 41 ein und halten die Abdeckscheibe 42 fest. Das Hubelement
15" vermag jedoch bei Betätigung die Haltekraft der Kugeln 46 zu überwinden und
die Abdeckscheibe 42 abzusprengen.
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In Fig. 8 ist die normale Vorderansicht der Anzeigevorrichtung lo"
dargestellt. Die Abdeckscheibe 42 befindet sich in ihrer normalen Stellung.
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In Fig. 9 ist die Abdeckscheibe 42 abgesprengt wordep, nachdem der
Temperaturgrenzwert überschritten und das Hubelement 15" aktiv geworden sind. Die
auffällige Anzeigefläche 44 liegt offen zutage.
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Damit die Abdeckscheibe 42 nicht verlorengeht, kann sie durch eine
Kette 9 mit dem Gehäuse 1" verbunden sein.
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In Fig. lo ist eine Anwendungsbeispiel in Gestalt eines Radlagers
30 eines Schienenfahrzeuges dargestellt. Die Radachse ist mit 31 gekennzeichnet.
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Das Radlager 30 weist einen Deckel 32 auf, der durch rundum verteilte
Schrauben festlegbar ist. Eine dieser Schrauben ist nun durch die Anzeigevorrichtung
lo, lo's lo" ersetzt, die mit ihrem Gewindeansatz 13 in die entsprechende Gewindebohrung
des Radlagers 30 einschraubbar ist. Das Ersetzen einer Befestigungsschraube des
Radlagerdeckels 32 durch die Anzeigevorrichtung lo, lo', lo" ist unproblematisch,
weil die Befestigung des Lagerdeckels keine großen Kräfte auszuhalten braucht, sondern
lediglich die Dichtung des Radlagers 30 gewährleisten muß.
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Wenn an jedem Radlager 30 eine Anzeigevorrichtung lo, lo', lo" angebracht
ist, kann der Zustand der Lager eines ganzen Zuges mit einem Blick überstehen werden.
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Wenn in den Anzeigevorrichtungen lo, 1o'> 10'' noch ein zusätzlicher
Schalter eingebaut ist, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, so kann die
Bewegung der Anzeigescheibe 7 bzw. der Abdeckscheibe 42 bei Temperaturüberschreitung
noch für eine weitere Funktion ausgenutzt werden, in dem beispielsweise eine Alarmeinrichtung
betätigtbar ist.