DE333497C

DE333497C - Manometer spring

Info

Publication number: DE333497C
Application number: DE1916333497D
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1916-12-07
Filing date: 1916-12-07
Publication date: 1921-03-01

Description

manometerfeder. In der Praxis werden beim Messen von Drucken, wenn man von Messungen durch Flüssigkeitssäulen absieht, hauptsächlich zwei Arten von Druckgliedern oder Federn verwendet. Die erste Art umfallt die Bourdon-oder Röhrenfedern. Sie besteht im wesentlichen aus einer ungefähr kreisförmig gebogenen, flachen Metallröhre, deren freies Ende verschlossen ist, während das andere, mit dem Gehäuse starr verbundene Ende zu dem Druckbehälter führt. Unter dem Einfluß des wechselnden Druckes führt das freie Ende eine Bewegung oder Hub aus, der im allgemeinen proportional dem Druck ist. Dieser Hub beträgt für die normalen Federn etwa 3 bis 6 mm.pressure gauge spring. In practice, when measuring pressures, if one refrains from measurements through liquid columns, mainly two types of Pressure links or springs used. The first type falls over the Bourdon or tube feathers. It essentially consists of an approximately circularly curved, flat metal tube, whose free end is closed, while the other, rigidly connected to the housing End leads to the pressure vessel. Under the influence of the changing pressure leads the free end exhibits a movement or stroke that is generally proportional to the pressure is. This stroke is about 3 to 6 mm for normal springs.

Die zweite Art umfallt das System der Membranfedern. Sie ist gekennzeichnet durch eine kreisrunde Metallplatte, die mit konzentrischen Rillen oder Wellungen versehen ist, und schließt gewissermaßen als Deckel das Druckgehäuse ab. Steigt oder fällt der Druck im Druckgehäuse, so hebt sich die durch die Rillen elastisch gewordene Membran mehr oder weniger. Der Hub ist naturgemäß am größten in der Mitte der Membran und wird nach dem Rand immer kleiner, um dort Null zu werden. Die Anzeigevorrichtung ist deshalb mit der Membranmitte verbunden. Der Hub ist gegenüber dem Hub der Röhrenfeder wesentlich kleiner und schwankt zwischen i und 2 mm.The second type collapses the system of diaphragm springs. She is marked by a circular metal plate with concentric grooves or corrugations is provided, and closes as it were as a cover from the pressure housing. Increases or if the pressure in the pressure housing falls, the elastic lifts through the grooves become membrane more or less. The stroke is naturally greatest in the middle the membrane and becomes smaller and smaller after the edge, to become zero there. The display device is therefore connected to the center of the membrane. The stroke is opposite to the stroke of the tube spring much smaller and fluctuates between i and 2 mm.

Von einer idealen Manometerfeder sind in der Hauptsache drei Bedingungen zu erfüllen. I. muß sie gute federnde Eigenschaften besitzen ; 2. muß ihre Arbeitsfähigkeit möglichst groß sein; _ 3. darf das Eigengewicht der Feder bei Lagenänderung die Anzeige nicht beeinflussen.There are three main conditions of an ideal manometer spring to meet. I. It must have good resilience; 2. Must be able to work be as large as possible; _ 3. the weight of the spring when changing the position Do not affect the display.

Die Arbeitsfähigkeit der Manometerfeder ist im wesentlichen gegeben durch ihre Volumenänderung innerhalb des Meßbereichs. Während die Bourdonfeder die erste Bedingung ausgezeichnet erfüllt, versagt sie in den beiden anderen mehr oder weniger.The working capacity of the manometer spring is essentially given by their change in volume within the measuring range. While the Bourdon pen the the first condition is excellently fulfilled, it fails more or less in the other two fewer.

Dagegen sind die federnden Eigenschaften der Membranfeder als mäßig zu bezeichnen, wohingegen ihre Arbeitsfähigkeit erheblich größer ist als die der Röhrenfeder.In contrast, the resilient properties of the diaphragm spring are considered to be moderate to designate, whereas their ability to work is considerably greater than that of the Tubular spring.

Die dritte Bedingung wird von der Plattenfeder in vorzüglicher Weise erfüllt. Lagenänderungen oder Erschütterungen beeinflussen die Anzeige unmerklich.The third condition is excellent from the diaphragm Fulfills. Changes in position or vibrations have an imperceptible effect on the display.

Die verschiedenen Vorzüge bzw. Nachteile der beiden Federsysteme bestimmen demgemäß ihre Anwendungsgebiete.Determine the various advantages and disadvantages of the two spring systems accordingly their areas of application.

Die einfachere ünd billigere Röhrenfeder wird im allgemeinen für Drücke über i Atm."verwendet, und mit wachsendem " Druck erfüllt sie die Bedingungen 2 und 3 immer mehr, da einerseits die Arbeitsfähigkeit proportional dem. Druck ist, und anderseits die Stabilität der Feder mit der Wandstärke zunimmt.The simpler and cheaper tubular spring is generally used for pressures above i Atm. "is used, and with increasing" pressure it fulfills the conditions 2 and 3 more and more, since on the one hand the ability to work is proportional to the. Pressure is and on the other hand, the stability of the spring increases with the wall thickness.

Für die Messung kleiner und kleinster Drücke kommt nur die Plattenfeder zur Anwendung. Reicht hier bei einer vorgeschriebenen Plattengröße die Arbeitsfähigkeit der Feder nicht aus, um einen genauen Gang des Zeigers zu erzielen, so vereinigt man zwei Membranfedern zu einer Kapsel, wie es in bekannte; Weise, z. B. bei den Aneroidbarometern, geschieht. Daß die so verdoppelte Arbeitsfähigkeit auch dann nicht immer hinreicht für einen einwandfreien Gang des Zeigerwerks, erkennt-man bei den meisten Aneroidbarometern an dem ruckweise erfolgenden Springen des Zeigers, sobald das Instrument, sei es durch Klopfen oder sonstwie, erschüttert wird.Only the diaphragm is used for measuring small and very small pressures to use. If there is a prescribed plate size, the ability to work is sufficient the spring is not enough to achieve an exact rate of the pointer, so united one two diaphragm springs to a capsule, as it is known in; Way, e.g. B. at the Aneroid barometers, happens. That the ability to work doubled in this way also then not always sufficient for a perfect operation of the pointer mechanism, you can see with most aneroid barometers it jerks taking place Jumping of the pointer as soon as the instrument, be it by tapping or otherwise, is shaken.

Eine weitere wichtige Forderung, die an eine gute Manometerfeder gestellt werden muß, ist die der Überlastungsfähigkeit. Diese Forderung hängt innig mit der Bedingung I zusammen. Denn es ist ohne weiteres klar, daß, je besser die federnden Eigenschaften des Druckgliedes sind, dieses in höherem Maße beansprucht werden kann, bevor es deformiert wird. Daher verträgt eine gute Röhrenfeder das Mehrfache des normalen Druckes, ohne Schaden zu nehmen, während die Membranfeder nur sehr wenig über ihren Meßbereich hinaus beansprucht werden darf.Another important requirement that is made of a good pressure gauge spring must be, is that of overload capacity. This requirement is closely related to the Condition I together. Because it is immediately clear that the better the springy Properties of the pressure member are that it can be stressed to a greater extent, before it is deformed. Therefore, a good tube spring can handle several times the normal pressure without damage, while the diaphragm spring is very little may be stressed beyond their measuring range.

Auf das Verhalten der angeführten Federarten Temperaturschwankungen gegenüber soll nicht näher eingegangen werden. Es sei nur bemerkt, daß beide in der Beziehung recht empfindlich sind, die Membranfeder allerdings noch mehr als die Röhrenfeder.On the behavior of the listed spring types, temperature fluctuations opposite is not to be discussed in more detail. It should only be noted that both in the relationship are quite sensitive, the diaphragm spring, however, even more than the tubular spring.

Eine Manometerfeder, die alle angeführten Bedingungen gleich gut erfüllt, gibt es heute noch nicht. jahrelange Versuche und Überlegungen theoretischer. Natur haben den Unterzeichneten zu einer Form geführt, welche die Vorteile beider Federsysteme vereinigt, ohne ihre Nachteile zu besitzen.A pressure gauge spring that fulfills all of the above conditions equally well, does not exist today. years of experiments and theoretical considerations. nature have led the undersigned to a form that takes advantage of both spring systems united without having their disadvantages.

Die neue Feder besteht in der Hauptsache aus einem ringförmigen Hohlkörper I von gut federndem Material (Fig. I). In der Horizontalebene ist dieser Hohlring aufgeschlitzt. De Schlitzkanten sind durch die beiden stärkeren Deckel 2, 2 luftdicht abgeschlossen. Der untere Deckel ist mit dem Sockel 5 starr verbunden; in letzterem befindet sich auch die Zuleitung 6, die aus dem Inneren des Federkörpers zum Druckbehälter führt. Die obere Deckplatte ist frei beweglich und trägt die Zahnstange 4, die in das Getriebe des Zeigerwerks eingreift. Der achsiale Querschnitt des Ringes ist zweckmäßig ein Kreis oder nähert sich möglichst der Kreisform. In diesem Fall erreichen einerseits die federnden Eigenschaften des Hohlringes ein Maximum, während anderseits gerade die Kreisform den größten Widerstand gegen eine Deformation der Feder bietet, wenn sie überlast et werden sollte. Hat die Feder ihren Maximalhub erreicht, so legt sich bei noch höherem Druck der Ansatz 7 gegen den Anschlag 8, so daß dann die Feder nicht weiter auseinander gehen kann und durch ihren kreisförmigen Querschnitt unbedingt vor einer Beschädigung bewahrt bleibt. Unter Umständen, bei höherem Druck z. B., ist es vorteilhafter, den Druck von außen auf die Kapsel wirken zu lassen. Hat hier der Druck seinen Maximalwert erreicht, so legen sich die Platten 2, 2 aufeinander. Bei dieser Anordnung ist es fast unmöglich die Feder durch Überdruck zu zerstören. Hinsichtlich ihrer Arbeitsfähigkeit sei zwischen den drei Manometerfedern ein Vergleich angeführt. Eine Bourdonfeder für etwa Io kg Höchstdruck, die von o bis Io kg eine Volumenänderung von 0,5 cm3 erfährt, besitzt eine aus@eichende Arbeitsfähigkeit, um ein normales Zeigerwerk oder eine Registriervorrichtung genau zu betätigen. Der Durchmesser der Feder ist dann etwa Ioo bis I2o mm bei Verwendung einer guten Bronze oder Neusilber. Eine Membranfeder hat für dieselbe Arbeitsfähigkeit und bei Verwendung einer Stahlmembran einen Durchmesser von etwa 50 mm. Der Durchmesser der vorliegenden Feder würde dagegen höchstens 25 mm betragen.The new spring consists mainly of an annular hollow body I made of highly resilient material (Fig. I). This hollow ring is slit in the horizontal plane. The slot edges are sealed airtight by the two thicker covers 2, 2. The lower cover is rigidly connected to the base 5; In the latter there is also the supply line 6, which leads from the interior of the spring body to the pressure vessel. The upper cover plate is freely movable and carries the rack 4, which engages in the gear mechanism of the pointer mechanism. The axial cross section of the ring is expediently a circle or approximates the circular shape as much as possible. In this case, on the one hand, the resilient properties of the hollow ring reach a maximum, while, on the other hand, precisely the circular shape offers the greatest resistance to deformation of the spring if it should be overloaded. When the spring has reached its maximum stroke, the extension 7 rests against the stop 8 at an even higher pressure, so that the spring can then not diverge further and is absolutely protected from damage by its circular cross-section. Under certain circumstances, at higher pressure z. B., it is more advantageous to let the pressure act from the outside on the capsule. If the pressure has reached its maximum value here, the plates 2, 2 lie on top of one another. With this arrangement it is almost impossible to destroy the spring by excessive pressure. With regard to their ability to work, a comparison should be made between the three pressure gauge springs. A Bourdon tube for about 10 kg maximum pressure, which experiences a volume change of 0.5 cm3 from 0 to 10 kg, has a sufficient working capacity to operate a normal pointer mechanism or a recording device precisely. The diameter of the nib is then about 100 to 120 mm if a good bronze or nickel silver is used. A diaphragm spring has a diameter of about 50 mm for the same working capacity and when using a steel diaphragm. The diameter of the present spring, however, would be a maximum of 25 mm.

Hat eine Manometerfeder von der beschriebenen Form an sich schon vorzüglich federnde Eigenschaften, so kann ihre Elastizität bzw. ihr Hub noch dadurch gesteigert werden, daß man in die Oberfläche der Ringfeder quer zur äquatoriaIen Richtung Wulste oder Wellungen 3 hineinpreßt. Durch das Einpressen von Wel= Lungen wird einerseits das Material an dieser Stelle naturgemäß dünner, anderseits gestatten diese Wellungen kleine Bewegungen der zwischen den Wulsten liegenden Ringabschnitte gegeneinander, wodurch der größere Hub möglich wird. Man kann natürlich auch, anstatt Wellungen hineinzupressen, den Ring an diesen Stellen aufsägen und mit einem geeigneten dünneren oder elastischeren Material überlappen. Diese Lappen oder Streifen brauchen nicht in jedem Fall aus Metall zu bestehen, es kann auch ein anderer Stoff, z. B. Gummi, hierfür c*erwendet werden.Has a manometer spring of the form described in itself already excellent resilient properties, their elasticity or their stroke can thereby be increased that one bulges into the surface of the ring spring transversely to the equatorial direction or corrugations 3 press into it. By pressing in Wel = Lungen, on the one hand the material at this point naturally thinner, on the other hand, these corrugations allow small movements of the ring sections lying between the beads against each other, whereby the larger stroke is possible. You can, of course, instead of corrugations press in, saw the ring open at these points and thin it with a suitable one or overlap more elastic material. These rags or strips do not need in any case to be made of metal, it can also be another substance, e.g. B. rubber, for this c * can be used.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Manometer spring made of elastic material, characterized in that this spring consists of a hollow ring or hollow polygon which is cut open equatorially and the slot edges of which are sealed by two covers. -

2. Manometer spring according to claim i, characterized in that the Qa section of the ring has a circular or oval shape.

3. Pressure gauge spring according to 7 claim x, characterized in that the hollow ring with a number of meridional beads or Corrugations (3) is provided. -q .. manometer spring according to claim 3, characterized in that that these beads are made of thinner or more elastic material than the hollow ring.