-
Bimetallfeder
Für Wärmemeßzwecke oder Thermostaten verwendet man vielfach
Bimetallfedern, insbesondere solche, die schraubenlinienförmig oder spiralig gewunden
sind, und benutzt die Formänderungen solcher Federn, die bei Temperaturänderungen
auftreten, um mittels eines Zeigers 0. dgl. die Temperatur anzuzeigen oder mittels
irgendwelcher geeigneter Einrichtungen einen Vorgang, z. B. eine Schaltung, zu bewirken,
die einen der Temperaturänderung entsprechenden Effekt hervorbringen soll.
-
Diese Bimetallfedern erfordern im allgemeinen verhältnismäßig großen
Raum und sind nicht imstande, größere Verstellkräfte hervorzubringen.
-
Meist ist es erforderlich, zwischen der Bimetallfeder und dem von
ihnen aus zu bewegenden Organ (Zeiger, Schalter u. dgl.) besondere Ubertragungsglieder
anzuwenden, welche verteuernd wirken und die Ursache zu Störungen und Ungenauigkeiten
sein können. Meist sind auch die Bbimetallinstrumente empfindlich gegen Lageänderungen,
Erschütterungen u. dgl. Infolge der räumlichen Ausdehnung der Bimetallfeder ist
es auch vielfach nicht möglich, die Temperatur von örtlich begrenzten Stellen zu
messen und genügend rasches Ansprechen des Instrumentes auf Temperaturände rungen
zu erzielen.
-
All diesen Mängeln hilft die vorliegende Erfindung durch eine besonders
zweckmäßige Gestaltung und Anordnung der Bimetallfeder ab. Erfindungsgemäß besteht
näml.ich die Bimetallfeder aus einem spiralig gewickelten Bimetallstreifen, der
auf einem Teil seiner Länge von innen nach außen,
unci auf einem
anderen Teil von außen nach innen gewickelt ist, und dessen beiden Teile in axialer
Richtung nebeneinander liegen.
-
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
-
Fig. I zeigt ein Wärmemeßgerät mit der neuen Bimetallfeder in Seitenansicht,
teilweise im Schnitt; Fig. 2 ist eine Draufsicht zu Fig. I; Fig. 3 ein Schnitt nach
Linie 3-3 in größerem Maßstab als Fig. I und 2; Fig. 4 ist ein Schnitt nach Linie
4-4 der Fig. I in noch größerem Maßstab; Fig. 5 zeigt in noch weiter vergrößertem
Maßstab einen Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 4; Fig. 6 zeigt einen noch nicht gewickelten
Bimetallstreifen; Fig. 7 zeigt in kleinerem Maßstab, wie Streifen der in Fig. 6
gezeichneten Art aus einem breiten Bimetallstreifen geschnitten werden können; Fig.
8 veranschaubicht eine Abart der in Fig. 6 dargestellten Bimetallfeder; Fig. 9 stellt
eine weitere Ausführungsform eines Bimetallstreifens in noch ausgestrecktem Zustand
dar; Fig. 10 zeigt wie dieser Streifen durch entsprechende Kröpfung in solche Form
gebracht werden kann, daß er sich für eine Bimetallfeder gemäß der Erfindung eignet;
Fig. 1I zeigt einen ebenfalls noch geraden Bimetallstreifen; Fig. 12 zeigt wie dieser
gerade Streifen in einen gekröpften Streifen verwandelt werden kann, der sich zur
erfindungsgemäßen Anwendung eignet.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. I bis 5 ist am Gehäuse 20 des
Temperaturanzeigers axial ein Rohr 22 befestigt, welches an seinem Ende das im wesentlichen
zylindrische Gehäuse 24 trägt, in welch letzterem die Bimetallfeder untergebracht
ist.
-
Der Zeiger 46, der über einer Skala 50 unterhalb eines Deckglases
52 beweglich ist, sitzt auf einer Welle 44, die sich bis in das Gehäuse 24 hinein
erstreckt und dort mit dem oberen Spiralenteil 32 der Bimetallfeder verbunden ist.
-
Gleichachsig mit der Welle 44 ist im Abschlußkörper 38 des Gehäuses
24 ein Zapfen 36 befestigt, an welchem das innere Ende des anderen Spiralenteils
der Bimetallfeder angebracht ist. Der Spiralenteil 32 steht mit dem Spiralenteil
30 durch eine Übergangsstrecke 34 in Verbindung. Alle diese drei Teile 32, 34 und
30 bestehen aus einem fortlaufenden Bimetallstreifen.
-
Dieser kann in noch flachem Zustand die in Fig. 6 dargestellte Form
haben. Durch die Übergangsstrecke 34 ist der Teil 30 gegenüber dem Teil 32 so weit
versetzt, daß er dann, wenn er zur Spirale aufgewickelt ist, die aus dem Teil 32
gebildete Spirale seitlich nicht berührt, aber nur einen kleinen Abstand von ihm
hat.
-
Wie Fig. 7 erkennen läßt, kann mit sehr geringem Abfall eine Reihe
von Bimetallfedern nach Fig. 6, im wesentlichen in der Richtung des Faserverhufes
des Bimetallstreifens, ausgeschnitten werden.
-
Die Übergangs strecke 34 braucht nicht schräg zur Längsrichtung des
Streifens zu verlaufen, sondern kann auch quer oder senkrecht dazu liegen, wie Fig.
8 zeigt.
-
Die Abkröpfung der beiden Teile 32 und 30 kann auch, gemäß Fig. 9
und I0, dadurch hervorgebracht werden, daß der ursprünglich gerade gestreckte Bimetallstreifen
durch vom Rand her eingeschnittene Zwickel 60 und 62 verformbar gemacht wird. Gemäß
Fig. In und I2 ist es auch möglich, die Teile 32 und 30 durch zweimaliges Abbiegen
des zunächst geraden Streifens unter einem Winkel von je 450 in die gewünschte gegenseitige
Lage zueinander zu bringen.
-
Wie besonders die Fig. I und 4 erkennen lassen, nimmt die erfindungsgemäß
gestaltete Spirale bei beträchtlicher Länge nur sehr wenig Raum ein.
-
Da der spiralig gewickelte Blechstreifen große Breite und damit große
Steifigkeit in axialer Richtung haben kann, selbst wenn er sehr dünn gehalten ist,
können mit ihm beträchtliche Verstellkräfte hervorgerufen werden, ohne daß er einer
unerwünschten und seine Genauigkeit beeinträchtigenden Verformung unterworfen wird,
und ohne daß die Gefahr besteht, daß seine präzise Wirkung durch Erschütterungen
beeinflußt wird.
-
Da der Raumbedarf somit sehr gering ist, kann das ihn umschließende
Gehäuse 24 ihn mit sehr wenig Zwischenraum umgeben, so daß jede Temperaturänderung
sehr rasch auf die Bimetallfeder übertragen wird, zumal wenn das Gehäuse 24 aus
sehr gut wärmeleitendem Metall, z. B. Kupfer, besteht und mit einer gut wärmeleitenden
Flüssigkeit gefüllt ist.
-
Im letzteren Fall kann die Welle 44 beim Austritt aus dem Gehäuse
24 durch eine Scheibe 84 aus geeignetem Material abgeschlossen sein, die durch eine
Feder 86 unter leichtem Druck gegen ihren Sitz 82 gepreßt wird. In der Regel ist
jedoch eine derartige Abdichtung nicht unbedingt erforderlich, da bei gut luftdichtem
Abschluß des aus den Teilen 20, 22 und 24 bestdhenden Systems die im Gehäuse 20
des Anzeigesystems befindliche Luft wirksam ein Austreten der Flüssigkeit im Gehäuse
24 nach dem Anzeigeinstrument zu verhindert, besonders wenn zwischen Welle 44 und
Rohr 22 nur ein sehr enger Spalt freigelassen wird.
-
Der Raumbedarf der Bimetallfeder kann durch die in Fig. 5 dargestellte,
fabrikatorisch einfache und zuverlässige Befestigungsart ganz besonders klein gehalten
werden. Wenn dem Zapfen 36 und der Welle 44 an der Befestigungsstelle eine spiralig
verlaufende Außenfläche gegeben und etwa an der Stelle des kleinsten Radius dieser
Fläche eine radiale Längsnut 86 gegeben wird, in welche das Ende der Feder gesteckt
und durch eine Einkerbung 85 des Schlitzrandes darin befestigt wird, so wird eine
äußerst einfache und sichere Befestigungsart der Bimetallfeder und außerdem ein
sanftes Anlaufen der Federwicklung erreicht.
-
Eine Betrachtung der Zeichnungen zeigt, daß
das Gerät
aus verhältnismäßig sehr wenigen, einfach herzustellenden Teilen besteht und in
einfache ster und trotzdem präziser Weise fabrikationsmäßig hergestellt werden kann.
Beachtenswert sind die sehr geringen Abmessungen des Gerätes in allen seinen Teilen
bei großer Betriebssicherheit und bei einfachster Anbringbarkeit.