DE414762C - Einrichtung zur Vergroesserung des durch aeussere Kraefte hervorgebrachten Ausschlages des freien Endes eines elastischen Gliedes - Google Patents

Description

Es sind Einrichtungen bekannt, bei welchen durch äußere Kräfte Ausschläge des freien Endes eines elastischen Gliedes hervorgerufen werden, und bei welchen diese Bewegung durch ein Hilfsgestänge unterstützt wird. Solche Einrichtungen sind vorhanden bei Barometern, Seismographen oder bei Thermostaten, welche aus einem Doppelmetallstreifen bestehen und unter dem Einfluß der Wärme to stehen. Auch Kippschalter sind bekannt, bei welchen das freie Ende eines solchen Gliedes bei Überschreitung einer bestimmten Lage eine besonders rasche Bewegung ausführt.

Der Erfindungsgegenstand vermeidet die bisher mit solchen Vorrichtungen noch verbundenen Nachteile, indem das Hilfsgestänge so an dem elastischen Glied zum Angriff gebracht wird, daß die von ihm ausgeübte Kraft innerhalb des nutzbaren Ausschlages in jeder Lage des Gliedes dessen elastischer Kraft entgegengesetzt sowie annähernd gleich und proportional ist.

Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und es stellt dar: Abb. ι eine Ansicht eines Thermostaten nach der Erfindung,

Abb. 2 eine etwas andere Ausführungsform, Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Abb. 2,

Abb. 4 eine Pendelanordnung nach der Erfindung.

In Abb. ι stellt 7 einen aus zwei Metallen mit verschiedenen Wärme - Ausdehnungskoeffizienten bestehenden Doppelmetallstreifen dar, der sich unter dem Einfluß der Wärme in bekannter Weise biegt. Dieser Doppelmetallstreifen ist ein Glied, welches unter dem Einfluß von außen auftretender Kräfte, das ist in diesem Fall die Wärme, steht. Dieses Glied 7 ist bei 8 fest eingespannt. Fest verbunden mit dem Punkt 8 ist noch die Schneide 12 ^a. Auf dieser ist das Querstück 12 möglichst reibungslos gelagert. Das Querstück 12 wird von der Feder 14 nach links gezogen. Die Spannung dieser Feder kann durch die Schraube 18 reguliert werden. Am Ende des Gliedes 7 bei 10 und in dem Querstück 12 bei it sind je Rillen eingeschnitten, zwischen denen ein mit Schneiden (an den Stellen 10 und 11) versehenes Plätteben ο eingeklemmt ist. Dieses Plättchen ist also wegen der Schneiden fast vollkommen reibungslos gelagert. Unter dem Druck der Feder 14 übt das Plättchen 9 ungefähr in Richtung der Längsachse des Doppelmetall-Streifens 7 einen Druck aus, der das unter der Wirkung der Wärme ausschlagende Glied 7 gegen den Anschlag B an der Schraube 15 oder den Anschlag B' an der Schraube 13 zu drücken versucht. Die Stellung der Anschläge ; kann durch die Schrauben 13 und 15 verändert werden. Die Schrauben 13 und 15 können gleichzeitig als elektrische Kontaktschrauben dienen. Die Schraube 17 hat den Zweck, die Lage des Gliedes 7 etwas zu verändern und dadurch die Temperatur zu verändern, bei welcher der Apparat anspricht.

Der nach der Erfindung neue Bestandteil ist das in Richtung der Achse des Gliedes 7 angedrückte Organ 9. Für das sachgemäße j Funktionieren der Vorrichtung sind noch die j Anschläge B und B' zweckdienlich. Die [ Wirkung des Organs 9 im Beispiel der Abb. 1 ist die folgende:

Steht das Glied 7 im Beispiel der Abb. 1 genau in der Mittelachse, so daß das Glied 7 ! und das Organ 9 eine gerade Linie bilden, j so drückt das Organ 9 nur auf das Glied 7, wird aber das Glied 7 etwas nach oben oder unten ausgebogen, so hat das Organ 9 das Bestreben, das Glied 7 nach außen, also von der Mittelachse wegzudrücken. Die genaue mathematische Betrachtung ergibt nun, daß die Kraft, mit der das Organ 9 das Glied 7 von der Mittelachse wegzudrücken bestrebt ist, praktisch proportional mit dem Abstand der jeweiligen Lage des Punktes 10 von der Mittelachse wächst. Nun ist das Glied 7 selbst elastisch und widersetzt sich dieser Verschiebung aus der Mittelachse nach Maßgabe seiner elastischen Kräfte. Die elastischen Kräfte eines solchen federnden Gliedes 7 sind nun bekanntlich auch praktisch proportional dem Ausschlage, aber sie sind bestrebt, das Glied 7 zur Mittelachse hinzudrücken. Das Zusammenwirken des Gliedes 7 und des Organs 9 erzeugt also ein Gebilde, das nach außen so wirkt, als ob die elastischen Kräfte des Gliedes 7 verkleinert worden wären, also beispielsweise so, als ob das Glied 7 dünner gemacht worden wäre. Ein dünner Metallstreifen würde beispielsweise unter dem Einfluß irgend-

einer konstanten Kraft, sei es nun eine magnetische Kraft oder die Schwerkraft, oder der eines angehängten Gewichtes offenbar einen größeren Ausschlag machen als ein dicker. Ebenso macht das Glied 7 in Zusammenarbeit mit dem Organ 9 unter dem Einfluß einer solchen äußeren Kraft, die das Glied 7 gegen seine elastischen Kräfte nach der Seite abbiegen will, einen größeren Ausschlag als dann, wenn das Organ 9 weggenommen ist. Dies ergibt sich auch sofort daraus, daß das unter Druck stehende Organ 9 ja auch gegen die elastischen Kräfte des Gliedes 7 wirkt. Ebenso wirkt nun die Kraft des Doppelmetall-Streifens (Glied 7), die durch die verschiedenen Wärmeausdehnungen der beiden Metalle bei Temperaturänderungen entsteht und eine Biegung des Streifens hervorruft, so daß durch den Einfluß des unter Druck stehenden Organs 9 auch der Ausschlag des Doppelmetallstreifens bei Temperaturveränderungen vergrößert wird.

Daß tatsächlich auch die unter dem äußeren Einfluß der Wärme stehenden Spannungskräfte as des Gliedes 7 so wirken, wie etwa ein angehängtes Gewicht, beweist der Versuch und läßt sich auch durch theoretische Überlegungen feststellen.

Die Vergrößerung des Ausschlages bedeutet

do eine ganz enorme Verbesserung, was schon daraus hervorgeht, daß die Ausschläge eines Doppelmetallstreifens normalerweise nur ganz klein sind, so daß die Abschaltung von Strömen

0. dgl. große Schwierigkeiten macht, die mit Hilfe der Erfindung behoben werden.

Die gleichmäßige aber entgegengesetzte Änderung der beiden Kräfte (Stützkraft und innere Kraft des elastischen Gliedes) innerhalb eines bestimmten Bewegungsbereiches (zwischen B und B') ist das wichtigste Merkmal der Erfindung.

Dies wird im Beispiel Abb. 1 praktisch am zweckmäßigsten dadurch erreicht, daß das Organ 9 seine Kraft annähernd in Richtung der Achse des Gliedes 7 ausübt. Diese Kraft braucht, um diese Wirkung zu erzielen, jedoch nicht unbedingt in der Richtung der Mittelachse zu liegen, sie könnte auch in der Ebene liegen, welche durch diese Mittelachse und seine Gerade senkrecht zur Bewegungsrichtung des Gliedes 7 gelegt ist. Das Wesentliche ist nur, daß sich die entgegengesetzt wirkenden Kräfte gleichmäßig ändern, denn nur dann bleibt auf dem ganzen Bewegüngsbereich (B und B') ihre Differenz, die von den angreifenden äußeren Kräften (Wärme usw.) überwunden werden muß, klein.

Bei dem Gegenstand der Abb. 2 und 3 ist zu sehen, wie das Hilfsgestänge 9 in das pfannenartig ausgebildete Ende 10 des Gliedes 7 eingesetzt ist und alle Teile in einem Rahmen 19 gelagert sind.

Bei dem Gegenstand der Abb. 4 ist an einer Blattfeder 20 ein Pendel 21 mit Masse m aufgehängt und steht unter dem Einfluß einer Masse M. Auf das Pendel 21 wirkt in ähnlicher Weise ein Hilfsgestänge 9 mittels eines Hebels 12 und Gewichtes 14.

Der Ausschlag des Pendels wird durch das Hilfsgestänge wesentlich unterstützt und kann mittels eines Zeigers 22 an einer Skala 23 abgelesen werden.

Wird die Stützkraft der Stütze 9 um einen sehr kleinen Betrag größer als die innere Kraft des Gliedes 7 gemacht, so entsteht eine Vorrichtung, bei welcher die Bewegung des freien Endes des Gliedes ruckartig vor sich geht. Solche Vorrichtungen sind bei elektrischen Schaltern als Kippschalter bekannt; gegenüber den bekannten Ausführungen zeichnet sich jedoch der Erfindungsgegenstand, insbesondere nach Abb. 2 noch durch seine überaus einfache Bauart aus.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie kann vielmehr überall angewendet werden, wo äußere Kräfte irgendwelcher Art (Wärme, Luftdruck, Anziehungen) gegen Kräfte eines Mechanismus wirken, um diese Kräfte des Mechanismus (elastische Kräfte) teilweise aufzuheben und so unter Beibehaltung der Wirkung der äußeren Kräfte die Ausschläge zu vergrößern.

Claims (2)

Paten t-An Sprüche:

1. Einrichtung zur Vergrößerung des durch äußere Kräfte hervorgebrachten Ausschlages des freien Endes eines elastischen Gliedes, z. B. eines einseitig eingespannten Stabes, mit Hilfe eines den Ausschlag unterstützenden Hilfsgestänges, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Hilfsgestänge ausgeübte Kraft innerhalb des nutzbaren Ausschlages in jeder Lage des Stabes dessen elastischer Kraft entgegengesetzt sowie annähernd gleich und proportional ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 in seiner Anwendung auf elektrische Wärmeschalter, dadurch gekennzeichnet, daß das ω Hilfsgestänge als eine federnde Stütze (9) ausgebildet ist, welche in das rinnen- oder pfannenartig ausgebildete freie Ende (10) eines Bimetallstreifens (7) eingesetzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.