HU177172B - Logaritmikus jelleggörbéjű spirálrugó mérőműszerek mérőrugójakénti alkalmazásra - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya logaritmikus jelleggörbéjű spirálrugó mérőműszerek mérőrugójakénti alkalmazásra, mely főképpen a mérendő teljesítményt mutató adatokat, azok változásait mérő szerkezetek, mérőberendezések, kiváltképpen fordulatszámmérő, sebességmérő, dinamométerek 5 és más efféle mechanikus műszereknél használható

Description

A találmány tárgya logaritmikus jelleggörbéjű spirálrugó mérőműszerek mérőrugójakénti alkalmazásra, mely főképpen a mérendő teljesítményt mutató adatokat, azok változásait mérő szerkezetek, mérőberendezések, kiváltképpen fordulatszámmérő, sebességmérő, dinamométerek 5 és más efféle mechanikus műszereknél használható.

Λ mérőberendezések, így főképpen fordulatszámmérő, sebességmérő, dinamométerek stb. műszerek, azok alkalmazási területén folyamatos és figyelemmel kísérendő jelenségek változásait mutatják, mérik, esetleg regisztrálják 10 is azokat. A jelenségek rendszerint fontos követelmények kielégítésével függenek össze és azokat eredményesen minden spirális rugóval működő műszernél így pl. elsősorban a járművek balesetmentes közlekedését biztosítani hivatott sebességmérőknél. A gyakorlatban a vizsgált, ill. mért 15 jelenségek alapján, ill. felhasználásával a berendezések, gépek működtetését befolyásolják, munkafolyamatokat vezérelnek, automatizálnak.

Az említett műszerek a figyelt jelenségeket egy tengelyre ható nyomatékkai jelzik és miután ezen nyomatékok álta- 20 Iában lineárisak, a jelenségeket lineáris skálán jelenítik meg az ismert műszer spirálrugóval, melynek rugójellemzője lineáris a kitéréssel, ill, a nyomatékkal.

Azokat a jelenségeket, amelyek nem lineárisak, különböző bonyolult szerkezetekkel igyekeznek lineárissá vát- 25 toztatni, így pl. a folyadékok átfolyó mennyiségét regisztrálással mérő műszereknél. Vannak oly nyomatékérzékelők, melyek empirikus skálán kénytelenek a jelenségeket szemléltetni, pl. egyenes vonalú skálán egyes kilométeróráknál. Gyakori, hogy a méréstartomány osztása az 30 egész tartomány túlzott hossza miatt összeszűkül és nem ad kielégítő pontos értéket.

A találmány célja e hátrány megszüntetéseképpen az egyébként jó működésű érzékelők, műszerek vagy mérőberendezések változatlan megtartása mellett a mért értékek megjelenítése tetszés szerinti szabadon választott skálán. ill, skálabeosztáson, így pl. lineáris nyomatéket adó érzékelőt logaritmikus skálán vagy négyzetesen emelkedő nyomatékot adó érzékelőt lineáris vagy logaritmikus skálán megjeleníteni.

Ezt a találmány a skálamutató forgásával szemben viszszatartó erőként működő, ill. ellennyomatékot szolgáltató. változtatható, új megoldású spirálrugóval valósítja meg.

A találmány szerinti spirálrugó összetett elrendezésben, ill. kapcsolásban, két vagy több lépcsős megoldásban is alkalmazható adott esetekben és cél elérésére.

A találmány további és fontos célja a logaritmikus skálán való megjelenítés a különböző nyomatékot adó érzékelők eredményei alapján. A műszerek által kapott értékeket általában egymással összehasonlítjuk, illetve a szükségesnek megfelelő összetettebb értékeket képezünk. Ezt eddig számítással, logarléccel vagy számítógéppel — egy-egy pillanatnyi értékkel — végezhettük el. A logaritmikus skálájú érzékelő műszereket koncentrikusan helyezhetjük el — mint köralakú logarlécet, logartárcsát, amelyek egymáshoz képest függetlenül működnek egy mutatóval.'amely mint a logarléc tolókája a mindenkori várt értéket fogja adni. képezni.

Például: a) Az autóban a kilométeróra mutatja a jármű pillanatnyi sebességét (km/óra). egy fogyasztásmérő óra pedig mutatja a pillanat szerinti fogyasztást, liter/órában. Ha mindkettő logaritmikus skálájú és koncentrikusan működnek, úgy a mutató szemlélteti a pillanatnyi fajlagos fogyasztást, liter/100 km egységben, amely érték irányadóként mutatja a leggazdaságosabb autóvezetést. Ez eddig a külön leolvasható értékekből csak egyenkénti számítással, vagy logarléccel volt elérhető elméletileg, de menetközben nem.

b) Az Ottó- vagy Diesel-motorok fékpadon mért nyomatéka és fordulatszáma alapján számítják ki a teljesítményt. Ha mindkét érzékelőt logaritmikus skálával látjuk el, a műszer a teljesítményt mutatja.

c) Az elektrotechnikában a legegyszerűbb műszerek a feszültségmérést V-ot és az áramerősséget, A-t, külön-küíön érzékelővel mérik. Ha logaritmikus skálán megjelenítve működtetjük összekapcsolva, megkaphatjuk a pillanatnyi fogyasztást (W) vagy az ellenállás pillanatnyi értékeit (Ohm). Ugyanakkor természetesen ez a műszer mutatja az érzékelő alap értékeit is.

d) Ugyancsak felhasználható a találmány a megmunkálás területén, a meteorológiában, az automatizálásban, az élet nagyon sok területén széleskörűen, például a boltokban a beállítható egységárak és a mért súlyok forgótárcsás összekapcsolása révén az összár kivetítésével egyszerűsíthető a vásárlás és az ellenőrzés stb. stb.

A találmány előnye, hogy az új megoldású spirálrugó tömegében kis méretű, súlyú és kivitelezésű áru, lényegében egy alkatrész, ill. gépelem, melynek alkalmazásával az eddig működő és kivitelezett mérő szerkezetek, érzékelők változatlan megtarthatók, csupán azokban spirálrugót kell kicserélni.

A találmány szerinti spirálrugó önmagában ismeretes módon síkban archimedesi csigavonalban tekercselt alakú. melynek lényege és újszerűsége, hogy külső vagy belső kezdő meneteivel hengerpalást belső vagy külső felületére felfekvő tekercselésű, továbbá emellett, ill. vagylagosan akár kombinálva is a külső és/vagy belső menetéből kündulóan a szalagfelfekvés hosszában csökkenő vagy növekvő keresztmetszetű, amit méretezéssel alakíthatunk ki, mégpedig célszerűen oly módon, hogy keresztmetszetének változását vastagsági méretének állandó értéken tartása mellett, a szalag szélességi méretének folyamatos csökkentésével, ill. növelésével valósítunk meg. A spirálrugó ezen kialakításával a rugó munkája, ill. annak a mérőszerkezetre kifejtett rugalmas visszatérő munkája ún. ellennyomatéka és azt szemléltető rugódiagram az ún. rugójelleggörbéje alakítható.

Egyes rugótípusokon alkalmaztak már azok terhelés alatti viselkedésének változtatása céljából méretváltoztatáso^l at, igy pl. a 310509 és a 311 194 sz. osztrák szabadalmi leírások szerint. E szabadalmi leírásokban szereplő rugók autóiparbeli nagy teljesítményű rugók, melyek egyike kúpos tekercsrugó, amelynél a kis átmérőjű terhelésre kevésbé igénybevett csavarulatokat alkotó rugómenetek kisebb átmérőjűek, hogy ezáltal a rugóanyagban megtakarítást érjenek el és teljes terheléskor a rugómenetek egy síkba feküdjenek. A másik szabadalmi leírásban szereplő hengeres rúdalakú rugó végei vannak lemunkálva a kezdő torziós igénybevételnél elegendő kisebb méretre. Ezen rugós lemunkálások célja helyszükségleti és anyagtömegben! megtakarítások, melyek nem mérőkészülékeknél alkalmazott rugókra, nem spirálrugókra és nem azok jelleggörbéjének módosítására irányulnak.

A találmányt annak példaképpen! kiviteli alakjait szemléltető csatolt rajzokkal kapcsolatos alábbi leírása ismerteti bővebben. A rajzokon az

1. ábra a spirálrugót felülnézetben mutatja, tartógyűrűjének részbeni metszetével, a

2. ábra metszet az 1. ábra A—A vonalának függőleges síkjában, a

2, a ábra egy rugószál kiterített alakját mutatja keresztmetszetét csökkentő kivágással, a

3. és 4. ábrák a spirálrugó elrendezését szemléltető kiviteli változatokat mutatnak.

Az 1 spirálrugó belső vége a műszer visszatartandó, ill. visszaforgatandó mutatótengelyével, ill. a mutató tengelyén szorosan rögzíthető, 2 gyűrűvel az ún. rugómaggal van mereven összekötve, külső végének menete pedig a gyűrűszerű 3 tok, ill. tartógyűrű belső falára, majd annak folytatásában felfekvő menetekre fekszik fel fokozatosan.

A felfekvő menetek számától függően a szükséges tengelyelfordulás mértékéig a rugószalag téglalap alakú keresztmetszete folyamatosan csökkenő, ill. növekvő. A keresztmetszet csökkentését, ill. növelését célszerűen a rugószalag vastagsági méretének megtartása mellett a szalag szélességének változtatásával hajtjuk végre, minthogy ez könnyebb, ill. egyszerűbb feladatot képez, mint a vastagsági méret szalaghengerlés közbeni változtatása.

A rugószalag keresztmetszetének csökkentése, ill. szélességének változtatása kivitelezhető a 2/a ábra szerint, az 1 rugószalagban alkalmazott 1 a kivágással. E keresztmetszet-csökkentő la kivágás sajtoló művelettel elvégezhető.

A keresztmetszet, ill. szalagszélesség változtatása a forgatónyomaték és elfordulási szög ismeretében számítással megállapítható rugókarakterisztika görbéje alapján végezhető el.

A spirálrugót körülfogó és tokját képező 3 tartógyíírü fel van metszve és végződéseik folytatásaként kihajlított 3a és 3b szárai vannak, melyek egyikében (3b) bélésszerűen elhelyezett 4 betétlapkaval van rögzítve az 1 rugószalag külső vége. A spirálrugó 3 gyűrűszerű tokjával együtt az 5 rugóházban vagy a műszer ennek megfelelően kialakított terében helyezhető el. A 3 gyűrűszerű tok átmérője a 6 csavarral változtatható. A 6 csavar végével az 5 rugóház falának támaszkodik és orsója csavarmenetes kapcsolatban van a gyűrűszerű tok 3a szárával, míg menetvégződésénél annak 6a peremével a rugószalag végét közrefogó 4 betétlapkára támaszkodik és azt a gyűrűszerű tok 3b szárával együtt az 5 rugóháznak szorítja.

A 6 csavar szemléltetett elrendezésével alkalmas arra, hogy a spirálrugót tartógyűrűjével együtt az 5 rugóházban rögzítse, továbbá a rugóházra kívülről csavarhúzóval hozzáférhető vége révén elforgatva, a gyűrűszerű 3 tok 3a és 3b szárainak közelítésével vagy távolításával és a spirálrugót körülvevő tok átmérőjének csökkentése vagy növelése révén a rugószalag felfekvő külső meneteinek számát és ezáltal a rugó elő-, ill. feszítését, ill. nyomatékül és jelleggörbéjét változtassuk és mindezek a rugó beszerelt állapotában, ill, alkalmazási helyén is elvégezhetők.

Az 1 spirálrugó gyűrűszerű 3 tokjával és 6 szabályozócsavarjával együtt összetartozó egységként cserélhető módon alkalmazható az 5 rugóházban, ill. a műszer megfelelően kialakított üregében.

A találmány szerinti, lineáristól eltérő, elsősorban logaritmikus jelleggörbe szerint működő spirálrugó kivitelezhető a 3. és 4. ábrák szerint is, melyeknél a rugót magába foglaló tokon belül az 1 rugószalagot spirálisan vezető 7 bordával kialakított 8 betét van alkalmazva. A 7 bordákkal biztosítva van a rugómenetek menethézagos vezetése és a 3. ábra szerinti elrendezésnél a rugótok, ill. 8 betétjének állításával a rugó külső meneteivel kezdődően fekszik fel a 7 bordák külső felületére.

A 4. ábra szerinti változatnál a bordás betét másik irányú elforgatásával a 7 bordák belső felületére fektethetők fel az 1 rugó külső menetei. A spirálrugó meneteinek a bordák elforgatása révén végrehajtott felfektetésével a rugó dolgozó hossza és ezáltal a rugó jelleggörbéje az elfordulás szögével szabályozhatóan alakítható.

A rugó működésének logaritmikus jelleggörbéje szerinti alakítása megvalósítható a rugóspirál különböző, ill. változó emelkedésű alakításával, ami könnyen megvalósítható pl. a rugó tekercsmeneteit vezető 8 bordás betét 7 bordáinak ilyen kivitelezésű elkészítésével.

A spirál rugószalag nemcsak a szokásos fémanyagokból, hanem megfelelő rugalmasságú műanyagból, előnyösen szálerősítésű pl. üvegszálmerevítésű műanyagszálakból is készülhet.

A rugó e kiviteli változatoknál is szalaghosszában célszerűen változatlan vastagsággal, szélességi méretének folyamatos csökkentésével vagy növelésével van változó keresztmetszetűvé kialakítva. A 3. és 4. ábrák szerinti változat a találmány lényegének megtartása mellett annyiban egyszerűbb, hogy az ! rugószalag műanyagból, a betét pedig 7 bordáival egydarabban sajtolással készíthető. A rugó a 8 betétben tekercselt állapotában helyezhető a rugóházba. a rugóház nyílásán kivezetett külső 9 rugóvég befogásával. A rugóházon kívülről egyszerűen kivitelezhető a spirálbordás 8 betét csavarorsós állítása és ezáltal a rugó jelleggörbéje alakítható. A spirálrugó leírt kivitelében a 8 betéttel együtt kezelhető és a rugóházba behelyezhető cserélhető egységet képez. A 8 betétben spirálisan kialakított rugóvezető bordák menetszáma, azok hosszúsága az alkalmazandó 1 spirálrugó hosszának, ill. menetszámának megfelelően választható.

A rugó készítéséhez olyan anyag is választható, amely a szalag keresztmetszet-változtatását nem teszi szükségessé, mert a jelleggörbe logaritmikus alakítása a menetemelkedés változott módosításával is elérhető, ami a rugószalagot spirálisan vezető 7 borda révén megvalósítható. Az anyag lehet fém, nemfém, üveg, műanyag, vagy egyéb más anyag, amelynek megfelelő rugalmassági modulusa \an.

Claims (4)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Logaritmikus jelleggörbéjű spirálrugó mérőműszerek

   10 mérőrugójakénti alkalmazásra, azzal jellemezve, hogy a mérő rugó (1) hosszában csökkenő vagy növekvő szélességi méretű, és archimedesi spirál alakban tokban (3) van elrendezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti logaritmikus jelleggörbéjű

   15 spirálrugó kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a mérés eredményeit megjelenítő logaritmikus skálaosztású tárcsával van összekötve.
3. 3. Az 1. vagy 2, igénypontok szerinti spirálrugó kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy hasított gyűrűként kialakí20 tott tokban (3) van elrendezve, mely átmérőjében állítható és ezáltal a rugó külső meneteiből kezdődően a felfekvő rugómenetek ellennyomatékot adó feszítésével a rugó jelleggörbéje is változtatható.
4. 4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti spirálrugó

   25 kiviteli változata, azzal jellemezve, hogy a rugószalag spirálisan vezető bordával (7) kialakított betétben (8) van elrendezve és külső rugómeneteitől kezdődően a vezető bordára (7) fekszenek fel, melynek elforgatásával a spirálrngó jelleggörbéje alakítható.

   50 5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti spirálrugó kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy hasított gyűrűbe (3) foglalva vagy spirális bordázatú (7) betétben (8) van elrendezve, és rugóházba (5) vagy a műszer megfelelően kialakított terébe helyezhető és cserélhető egységet képez.

   35 6. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti logaritmikus jelleggörbéjű spirálrugó kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy szalaganyaga műanyag, üveg vagy más oly nem fémanyag, melynek megfelelő rugalmassági modulusa van.