DE720594C

DE720594C - Messgeraet mit gewundener Arbeitsfeder

Info

Publication number: DE720594C
Application number: DESCH109602D
Authority: DE
Original assignee: Schaeffer & Budenberg GmbH
Current assignee: Schaeffer & Budenberg GmbH
Priority date: 1936-03-28
Filing date: 1936-03-28
Publication date: 1942-05-09

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
9. MAI 1942

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 42 k GRUPPE

Sch ι ορό ο 2 IXb 142 k

Patentiert im Deutschen Reich vom. 28. März 1936 an Patenterteilung bekanntgemacht am 9. April 1942

In Abb. ι ist eine spiralige oder schneckenförmige Arbeitsfeder mit Anzeigewerk dargestellt. Es bedeutet α die das Druckmittel zuführende Rohrleitung, b- die spiralige Feder mit den Quadranten 1-2, 2-3, . . ., 13-14· eist das Federendstück, an dem das Verbindungsstück d angelenkt ist. Dieses Verbindungsstück wirkt alsdann unmittelbar über das Gelenk g, wie gezeichnet, oder auch mittelbar durch eine Räderübersetzung auf den Zeiger^ der um / drehbar ist. Die Zugstange d ist geschnitten dargestellt, um die durch die Zugstange übertragene Kraft P anschaulich darzustellen. Wird eine solche Arbeitsfeder durch inneren Überdruck gestreckt und über die Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht, so· erleidet erfahrungsgemäß zunächst der Bogen 1-2 bleibende Formänderungen. Unter einer Überbeanspruchung streckt sich dieser Bogen, vom Punkt 1 ausgehend, bleibend, während die Verformungen der übrigen Teile der Arbeitsfeder noch im elastischen Gebiet bleiben.

Diese örtliche Gefährdung der Ar bei ts feder bei Überbeanspruchungen zeigt, daß die Arbeitsfeder nicht ihre günstigste Anordnung besitzt. Es ist daher zu fordern, daß die Arbeitsfeder längs ihres ganzen Bogens gleichmäßig beansprucht wird.

Die Ursache dieser ungleichmäßigen Beanspruchung Hegt in. folgendem:

Durch die Einzelkraft P entsteht in den Querschnitten der Arbeitsfeder ein über die Länge wechselndes Biegungsmoment. Dieses Biegungsmoment ist in Abb. 2 über die ger streckte Länge der Arbeitsfeder dargestellt. Im Bogen 1-2 hat das Biegungsmoment seinen kleinsten Wert: An der Stelle 1 ist es Null. Wenn der üblicherweise ovale oder ähnlich geformte Querschnitt der Arbeitsfeder b (Abb. 1) nunmehr durch Innendruck auf Aufblähen · beansprucht wird, so gibt die Feder diesem Innendruck an den Stellen zuerst nach, wo das widerstehende Biegungsmoment seinen geringsten Wert hat: Das ist die Stelle 1. Hier setzt also naturnotwendig das Aufblasen der Feder ein.

Man könnte dieser Erscheinung dadurch entgegenwirken, daß man die zu übertragende Kraft P klein hält. Dieser Weg ist aber nicht in allen Fällen gangbar. Sollen beispiels-! weise elektrische Kontakte, Kippschalter o. dgl. betätigt werden, so muß eben eine Kraft übertragen werden, die nicht beliebig ver-i kleinert werden kann.

Diese Erwägungen, die an dem Beispiel einer spiraligen Arbeitsfeder angestellt sind, gelten in gleicher Weise für kreis- oder schraubenförmig gewundene Federn, wie sie bei Manometern, mechanischen Flüssigkeits¹ tbermometem oder bei Federn von Verbund-

metall thermometern (Bimetallthermometer]!) Verwendung finden.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfmdungsgemäß vorgeschlagen, die Feder nicht durch eine Einzelkraft P, sondern durch ein reines Kräftepaar beanspruchen zu lassen, d.h. daß die Bewegung des Federendes in der natürlichen Bewegungsebene in den translatorischen Richtungen in endlichen Grenzen ίο frei ist und nur die rotatorische Bewegung des Federendes durch eine an sich bekannte Kupplung übertragen wird. Die,se Kupplung hat also die Wirkung, daß nur die Winkelbewegung des Federendes übertragen wird, unabhängig davon, an welcher Stelle der Bewegungsebene sich der Drehpunkt für diese Winkelbewegung gerade befindet. Als Kupplung, die diesen Zweck erfüllt, kommt z. B. eine umlaufende Kreuzschleife oder eine Kreuzgelenkkupplung in Frage. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird das in der Arbeitsfeder wirkende Biegungsmoment zu einer Konstanten längs der ganzen gestreckten Länge der Arbeits-feder, wie das in Abb. 2 mit der strichpunktierten Geraden angedeutet ist. Die Erfindung wird dadurch -weiter ausgestaltet, daß der mittlere bewegliche Teil der Kupplung ganz oder teilweise aus Verbundmetall (Bimetall) besteht.

Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar jeweils eine Ausführungsform in Abb. 3 bis 5, Abb. 6 bis 8 und Abb. 9 und 10.

Es bedeutet α die das Druckmittel zuführende Rohrleitung, b die Arbeitsfeder. An dem Ende dieser Arbeitsfeder ist starr befestigt und fest eingespannt ein Bügel A, der mit einem Längsschlitz 0 versehen ist. In den Längsschlitz ο des Bügels h greifen die Zapfen/72 der in Abb. 5 in perspektivischer Ansicht dargestellten Kupplungsscheibe / ein. Die Zapfen« dieser Kupplungsscheibe/ greifen in die Nut ρ der Welle k, die im Lager / ge-: lagert ist, ein.

Im allgemeinen kreuzen sich die Achsen I-I und II-II senkrecht zueinander. Ist das nicht der Fall, so bleibt die verzerrungsfreie Winkelübertragung zwar erhalten, hingegen wird die Bewegung des Schwerpunktes der Kupplungsscheibe ungleichförmig und die Relativbewegungen der Kupplungsscheibe etwas größer. Eine geringe Abweichung der Achsen I-I und II-II von der senkrecht gekreuzten Lage ist ohne jeden merkbaren Einfluß.

Kinematisch ist die Verbindung eine Kreuzgelenk- oder Oldhamkupplung. Jede Winkeländerung in der Lage des Bügels // überträgt sich dadurch ohne Verzerrung auf die Welle/;, d.h. also, es wird nur, wie eingangs dargelegt, die rotatorische Bewegung des Federendes übertragen, wogegen die natürliche Spreizbewegung der Feder, also die translatorische Bewegung, ohne Einfluß bleibt. Die Kreuzgelenkkupplung überträgt dabei auf den Bügel h ein reines Kräftepaar, wenn man von den unbedeutenden Gewichtswirkungen der Kupplungsscheibe absieht.

Abb. 6 und 7 zeigen, wie die Bewegungsübertragung mit einer kreuzgelenkähnlichen, also statisch bestimmten Kupplung zu vollziehen ist, wenn die Arbeitsfeder spiralig von außen nach innen gewickelt ist. Es bedeutet wieder α die das Druckmittel zuführende, fest eingespannte Rohrleitung, b die Arbeitsfeder, ^7S die in ihrer Mitte an einen Zapfen u angelenkt ist. Der Zapfen# trägt in einer Querbohrung fest den Stift v, der in Bohrungen q der zylindrischen Hülse w eingreift. Diese Hülse w ist in Abb. 8 noch besonders herausgezeichnet. Sie besitzt an der anderen Seite Schlitzes. In diese Schlitzes greift ein Stiftz, der in eine Querbohrung der Welle* eingesetzt ist. Die WeIIeAT ist in dem Lager y geführt.

Eine besondere Ausbildung kann die Kupplungshülse w dann erfahren, wenn eine zusätzliche Beeinflussung durch die Außentemperatur gewünscht ist. Das ist z. B. bei Quecksilberfederthermometern der Fall, wo man den Einfluß der Temperatur auf den Quecksilberinhalt der Arbeitsfeder auszugleichen wünscht. Es kann aber auch bei Manometern der Fall sein, um den Einfluß einer unterschiedlichen Ausdehnung der Werkteile auszugleichen. In diesem Falle kann das Kuppelstück w durch ein Stück t nach Abb. 9 ersetzt werden. Dieses Stück ist in der in Abb. 9 gezeichneten Art geformt; Abb. 10 zeigt die Abwicklung. Das Kupplungsstück ist aus Verbundmetall (Bi- ¹⁰» metall) 20 und 21 hergestellt. Nimmt man an, daß zunächst die beiden Hauptachsen durch die Bohrungen q und die Schlitze s senkrecht aufeinanderstellen, so werden sich diese Hauptachsen bei höherer Temperatur gegeneinander '05 in einen anderen Winkel neigen. Die verzerrungsfreie Winkelübertragung von dem Zapfen u (Abb. 7) auf die Welle* (Abb. 7) wird durch eine solche Winkeländerung nicht beeinflußt, wie bereits oben dargelegt. no

Selbstverständlich kann die Beeinflussung des Kupplungsstückes durch die Temperatur auch auf andere Weise als gezeichnet ge-i schehen.

Claims

Patentansprüche:

i. Meßgerät mit Arbeitsfeder, deren Bewegung durch meßwertabhängige innere Kräfte, z. B. inneren Druck oder Schubspannungen, hervorgerufen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des

Federendes in den translatorischeii Eichtungen, der natürlichen Bewegungsebene, in endlichen Grenzen frei ist und nur die rotatorische Bewegung des Federendes auf die anzutreibende Welle durch eine an sich bekannte Kupplung, z. B. eine umlaufende Kreuzschleife oder eine Kreuzgelenkkupplung oder eine gleichwertige kinematische Anordnung, übertragen wird.
2. Meßgerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere bewegliche Teil der Kupplung ganz oder teilweise aus Verbundmetall (Bimetall) besteht.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen