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Röhrenfeder für Temperaturmessgeräte
Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer Röhrenfeder für Temperaturmessgeräte mit dem Ziele einer weitgehenden Unabhängigkeit der Röhrenfeder als Temperatur-bzw. Druckmittlermessglied von der Umgebungstemperatur.
Zur Kompensation des Einflusses der Umgebungstemperatur auf die Anzeige von Messgeräten mit Röhrenfedem als Messglieder ist es bekannt, im Übertragungswerk der Auslenkung des Röhrenfederendes auf die Zeigerachse ein Bimetallglied einzuschalten, beispielsweise eine schleifenförmig gebogene Druckstange, oder auch eine Welle im Übertragungswerk zu teilen und ein Bimetallglied zwischenzuschalten. Diese Massnahmen sind aufwendig und sie versagen, wenn das Messgerät Temperaturschwankungen bis etwa 80 C ausgesetzt ist, weil über einen solch grossen Temperaturbereich eine Proportionalität der Kompensation nicht erzielbar ist.
Man musste dann bisher auf die klassische Methode der Temperaturkompensation durch zwei gleiche Röhrenfedern zurückgreifen, welche auf eine Hebelübertragung derart einwirken, dass sich der Einfluss der Temperaturschwankungen gegenseitig aufhebt. Diese Methode ist zwar für jeden Temperaturbereich anwendbar, stellt aber einen besonders hohen Aufwand dar.
Die Röhrenfeder nach der Erfindung vermeidet diesen hohen Mehraufwand dadurch, dass sie aus zwei ineinandergeschobenen Federrohren gleicher oder annähernd gleicher Profilform besteht, wobei die lichte Innenweite des äusseren Federrohres nur wenig grösser ist-beispielsweise um 0, 2 bis 0, 3 mm-als die Aussenabmessungen des inneren Federrohres und der geringe Zwischenraum zwischen den beiden ineinandergeschobenen Federrohren den geschlossenen Druckraum der Röhrenfeder bildet, während der Innenraum des inneren Federrohres mit dem Aussenraum um das äussere Federrohr in Verbindung steht.
Die Erfindung geht von dem bekannten Grundsatz für die Messgenauigkeit und deren Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur von Röhrenfedern aus, der besagt, dass die Messgenauigkeit umso grösser und der durch die Umgebungstemperatur verursachte Fehler umso kleiner ist, je grösser das Verhältnis zwischen dem sogenannten Schluckvolumen des Messgliedes und dem Füllvolumen der Messanordnung ist. Dabei ist unter Schluckvolumen die Volumensvergrösserung des Druckraumes der Röhrenfeder bei einer Druckbeaufschlagung bis zum Endausschlag und unter Füllvolumen das Volumen des Druckraumes der Röhrenfeder, des Temperaturfühlers im Medium und der verbindenden Kapillarrohrleitung zu verstehen.
Im Vergleich zu einer einfachen Röhrenfeder wird beim Erfindungsgegenstand dadurch, dass als Druckraum nur der geringe Zwischenraum zwischen den beiden ineinandergeschobenen Federrohren dient und das Innenrohr nach aussen offen ist, das Füllvolumen des Messgliedes ganz erheblich vermindert und gleichzeitig durch die Doppelwirkung des Druckmediums auf das äussere Federrohr von innen und auf das innere Federrohr von aussen das Schluckvolumen vergrössert, somit das Verhältnis zwischen Schluck- und Füllvolumen wesentlich verbessert.
Die Doppelröhrenfeder nach der Erfindung ist bei Schwankungen der Umgebungstemperatur bis etwa 80 C ohne eine besondere Einrichtung für eine Temperaturkompensation einsetzbar. Die erzielbare Klassengenauigkeit liegt bei 0, 6 bis 0, 8 und der Fehler durch die Umgebungstemperatur
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beträgt 0, 6tao pro 10 C. Die Ansprechempfindlichkeit liegt zwischen 0, 1 bis 0, 2% und die Umkehrspanne (Hysterese) bei 0, 2%. Vorteilhaft ist es, die Wandstärke des inneren Federrohres grösser als die Wandstärke des äusseren Federrohres zu wählen, um einen gewissen Verlust an Verstellkraft des Messgliedes durch die von aussen beaufschlagte Innenfeder klein zu halten.
Die Doppelröhrenfeder nach der Erfindung hat auch den Vorteil grösserer Steifigkeit gegenüber einer einfachen Röhrenfeder gleicher Leistung und bringt dadurch eine Verbesserung in der Linearität der Anzeige.
Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, u. zw. in Fig. l eine Seitenansicht der kreisförmig gebogenen Doppelröhrenfeder, die Enden im Schnitt und Fig. 2 eine Ansicht auf das eine Ende der Röhrenfeder in Richtung Ader Fig. 1.
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und 2--gleicherProfilform hergestellt. Die lichte Innenweite des äusseren Federrohres-l-ist nur um 0, 2 bis 0, 3 mm grösser als die Aussenabmessungen des inneren Federrohres-2--. Die beiden zunächst gestreckten Rohrrohlinge werden ineinandergeschoben und an einem Ende durch das Endstück--3-- dicht verschlossen und verlötet. Dann wird das gestreckte Doppelrohr in bekannter Weise, z.
B. mit einer Sandfüllung, in die kreisförmige Form gerollt und der Druckraum--4--zwischen den beiden Federrohren nach Entfernung der Füllung auch am andern Ende, beispielsweise durch eine Hartlötung unter Einbettung einer kapillaren Anschlussleitung-6-fur das Druckmedium ebenfalls dicht verschlossen. Dieses Ende der so vorgefertigten Doppelrohrfeder mit der Kapillarrohrleitung
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den Innenraum --8-- vorgesehen sein, wenn beispielsweise das ganze Messsystem in Öl eingebettet werden soll. Am Endstück-3-ist in ebenfalls bekannter Weise die Zugstange für den Antrieb des Messwerkes in Abhängigkeit von der Auslenkung der Röhrenfeder bei einer Druckbeaufschlagung angelenkt (nicht gezeichnet).
Aus der Schnittdarstellung der Fig. l ist der geringe Druckraum-4-, also das kleine Füllvolumen der Doppelröhrenfeder erkennbar. Die Vergrösserung des Schluckvolumens gegenüber einer einfachen Röhrenfeder ergibt sich durch das Einwirken des Druckmediums auf beide Federrohre, einmal von innen auf das Aussenrohr-l-und einmal von aussen auf das Innenrohr-2-. Eine Reihe von Vergleichsmessungen an Röhrenfedern mit bestimmten vergleichbaren Abmessungen ergab für
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der Doppelröhrenfeder erlaubt die bei derartigen Geräten übliche Kapillarrohrbohrung von 0, 15 bis 0, 2 mm auf 0, 4 mm zu erweitern, wodurch die Verbesserung der Ansprechempfindlichkeit erzielt und auch die Füllung der Röhrenfeder mit dem Druckmedium erleichtert wird.
Die Einsparung einer Temperaturkompensation ergibt ferner einen Gewinn an Verstellkraft, weil die von einer Kompensationseinrichtung herrührenden Gegenkräfte wegfallen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Röhrenfeder für Temperaturmessgeräte unter Verwendung von zwei Röhrenfedern,
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Federrohren (1 und 2) gleicher oder annähernd gleicher Profilform besteht, wobei die lichte Innenweite des äusseren Federrohres (1) nur wenig grösser ist-beispielsweise um 0, 2 bis 0, 3 mm - als die Aussenabmessungen des inneren Federrohres (2) und der geringe Zwischenraum zwischen den beiden ineinandergeschobenen Federrohren (1, 2) den geschlossenen Druckraum (4) der Röhrenfeder bildet, während der Innenraum (8) des inneren Federrohres (2) mit dem Aussenraum um das äussere Federrohr (1) in Verbindung steht.
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