Vorrichtung zum Anzeigen bestimmter Temperaturen. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen bestimmter Temperaturen, ins besondere von Flüssigkeiten.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung kennzeichnet sich durch ein luftdicht ab geschlossenes, mit Gas von zweckmässigem Druck gefülltes Gehäuse, einen Thermostaten, dessen Membrane auf den gasgefüllten Raum arbeitet, und ein in dem Gehäuse angeord netes Signalwerk, welches von der Membrane betätigt wird.
Die beiliegende Zeichnung zeigt beispiels weise Ausführungsformen des Erfindungs gegenstandes, und zwar Fig. 1 eine Ausführungsform im Aufriss und Schnitt, Fig. 2 den zugehörigen Grundriss bei ab genommenem Gefässdeckel, Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung im Querschnitt, Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eben falls im Querschnitt. Gemäss Fig. 1 und 2 befindet sich in einem luftdicht abgeschlossenen Gefäss a.
welches derart ausbalanciert ist, dass es in der zu erwärmenden Flüssigkeit aufrecht schwimmt, eine Metalldose b (Thermostat). deren Boden c gleichzeitig den Boden des Schwimmers bildet. In dem von der Dose eingeschlossenen, luftleeren oder luftver dünnten Raum ist eine kleine Menge Ver- dampfungsflüssigkeit e (z. B. Wasser) ein gebracht. Der Deckel d der Dose, welche aus elastischem, mit konzentrisch angeordneten Wellen versehenem Blech besteht, trägt eine Zahnstange f, die achsial verschiebbar ge führt ist und in ein auf einer Welle g lose sitzendes Zahnrad h eingreift.
Die innere Stirnseite des Zahnrades h ist als beweg licher Teil i einer Klauenkupplung ausgebil det; das zugehörige Gegenstück k der Klauenkupplung sitzt fest auf der Welle g und ist ausserdem fest mit dem Zahnrad y einer Gesperrekupplung verbunden. Die Klauenkupplung wird unter dem Einfluss einer Feder l eingerückt gehalten. Das äussere Ende der Zahnradwalze la trägt einen Ringansatz na, welcher.mit einem Anschlag n der Zahnstange<I>f</I> in Wechselwirkung ar beitet.
An dem einen Ende der Welle g sitzt weiter die Spannfeder o, welche über die Zahnräder<I>p, q</I> und<I>r</I> auf die Schwinge s eines Klöppels t arbeitet, so dass dieser bei Ablauf des Werkes gegen den als Schall membran ausgebildeten Deckel u des Gefässes d schlägt und dadurch akustische Signale erzeugt. Das Zahnrad p ist in bekannter Weise derart mit dem Gesperrerad y ge kuppelt, dass es bei Aufzug des Federwerkes stehen bleibt, bei Ablauf in Drehung versetzt wird. Die Ausgangsstellung des Werkes ist durch einen auf den Kupplungsteil h, be festigten Anschlag v bestimmt, der gegen ein federndes Widerlager w schlägt.
Die höchst zulässige Wölbung des elastischen Dosen deckels ist durch ein Drahtnetz .x begrenzt. Der Bodenrand des Gefässes a ist über den Boden c der Dose hinaus verlängert, so da.ss dieser bei stehendem Gefäss nicht auf Druck beansprucht wird und nicht mit heissen Flä chen in Berührung kommen kann. Der vor stehende Bodenrand ist mit seitlichen Öff nungen z versehen, um bei Gebrauch die sonst abgeschlossene Luft entweichen zu lassen.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende Normalerweise schmiegt sich der Deckel d der Thermostatendose b unter dem Ein fluss des im Gefäss a herrschenden Druckes an den Boden c an. Bei der Erwärmung wölbt sich mit zunehmendem Dampfdruck im Innern der Dose der Deckel d nach oben; gleichzeitig überträgt die Zahnstange f diese Bewegung auf das durch die Feder l in den Kupplungsteil k eingerückte Zahnrad <I>h</I> und damit auf die Welle<I>g</I> und auf die Spannfeder o.
Diese wird so lange aufgezogen, bis der Anschlag<I>n</I> der Zahnstange<I>f</I> den Ringansatz m der Zahnwalze<I>h</I> fasst und die beiden Kupplungsteile<I>i</I> und<I>k</I> entgegen der Wirkung der Feder<B>1</B> ausrückt. Nunmehr ist der Ablauf des Federwerkes o freigegeben; die Welle g wird entgegen der Aufzugbewe gung in Drehung versetzt, welche durch das Gesperrerad <I>y</I> auf die Zahnräder<I>p, q</I> und<I>r</I> übertragen wird. Letztere betätigt in be kannter Weise den Klöppel t, der durch An schlag gegen den als Schallmembran aus gebildeten Deckel ic des Gehäuses akustische Signale erzeugt.
Kehrt bei der Abkühlung die Zahnstange f in die Ruhelage zurück, so rückt die Zahnwalze 1a unter dem Einfluss der Federt mit ihrem Klauenkranz i in den Kupplungsteil k ein. Die Ausgangsstellung ist wieder hergestellt.
Die Temperatur, bei welcher durch die Anschläge<I>m,</I> n die Signalvorrichtung aus gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft des Dampfes im Thermo staten b gleich der Summe der Gegenkräfte ist. Dieselben bestehen: 1. aus der nach unten gerichteten, ela stischen Federkraft der gewölbten Dosen membrane d; 2. dem Gegendruck der Triebstange; 3. dem Gasdruck im Gehäuse a.
Der unter 1. genannte Druck wird vor teilhaft so gestaltet, dass die unbelastete, ent spannte Membrane druckfrei ist, so dass sie im ersten Teil der Bewegung den Druck des Dampfes unterstützt, im zweiten Teil ihm entgegenwirkt. Der im Gefäss a ein für alle Mal fest eingestellte Druck ist kleiner, als der Sättigungsdruck des Dampfes bei' der anzuzeigenden Temperatur. Die Differenz zwischen letzterem und dem Luftdruck im Gehäuse a ist bestimmt durch die Be schaffenheit der Membrane und die Grösse der Gegenwirkung der aufzuziehenden Feder.
Bei der Abkühlung erfolgt die Herstel lung der Ausgangsstellung sehr rasch wegen des raschen Abfalles der Dampfspannungs- kurve in Abhängigkeit von der Temperatur und wegen der geringen abzuführenden Wärmemenge.
Um für solche Fälle, wo eine un erwünschte Erwärmung der Dose über das normale Mass hinaus stattfindet, einen ge fährlichen Dampfdruck auszuschliessen, wird die Verdampfungsflüssigkeit in der Dose b so knapp bemessen, dass sie vor Erreichung eines gefährlichen Druckes vollständig ver dampft ist. Da dann nur mehr ein Über hitzen des Dampfes stattfinden kann, so steigt der Druck nur mehr langsam an.
Die Vorrichtung kann auch zum An zeigen von Temperaturen über<B>100'C</B> ver wendet werden, wenn. der Luftdruck im Ge fäss a entsprechend hoch gehalten wird.
Gemäss den Fig. 3 und 4 ist ein eigenes Federwerk, welches nach Einwirkung eines bestimmten Membranausschlages ausgelöst wird, vermieden.
Gemäss Fig. 3 befindet sich in dem luft dicht abgeschlossenen Gehäuse 1 der Ther mostat 2 mit der Membrane 3. Letztere trägt eine achsial verschiebbar geführte Zahn stange 4, welche mit einem festen, auf einer Welle 5 sitzenden Zahnrad 6 in Wechselwir kung arbeitet. Auf gleicher Welle sitzt, ebenfalls fest, ein Zahnrad 7, welches durch eine Gesperrekupplung 8 mit einem lose auf der Welle sitzenden Zahnrad 9 verbunden ist. Das Zahnrad 9 arbeitet über Räder 10 und 11 auf die Wippe 12 eines Klöppels 13. Die Bewegung der Membrane ist durch ein Schutznetz 14 begrenzt.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Die Membrane 3 ist so ausgeführt, dass sie in einer Mittelstellung einen labilen Gleichgewichtszustand erhält, aus welchem sie bei der geringsten Durchbiegung nach der einen oder andern Seite herausschnellt, bis sie entspannt ist oder bis die Bewegung (zum Beispiel durch den Boden des Thermostaten oder durch das Schutznetz) gehemmt wird. Im Ruhezustand schmiegt sich die Membrane unter dem Einfluss des in dem Gefäss 1 herr schenden Überdruckes an den Boden der Dose 2 an;
wird bei der Erwärmung der Dampf druck im Thermostaten. grösser als der Luft druck im Gefäss 1, so wird von einem durch die Elastizitätsverhältnisse bestimmten Über druck an die Membrane nach oben gedrückt, wobei wegen der noch zunehmenden Span nung ihr Gegendruck zunächst steigt, bis sie ein. Maximum erreicht; nach dessen Über schreiten wird die Membrane nach oben durchschnellen; in diesem Augenblick greifl der oberste Zahn der Zahnstange 4 in das Zahnrad 6 ein, und unter dem Überdruck des Dampfes und der elastischen Kräfte der Membrane wird die Zahnstange 4 rasch und kräftig nach oben verschoben;
ihre Bewe gung wird durch die Zahnräder 6 und 7 und die Kupplung 8 auf die Zahnräder 9, 10 und 11 übertragen; letzteres bringt den Klöppel 13 zum Anschlagen.
Beim Abkühlen kehrt die Membrane un ter dem Überdruck des im Gefäss 1 herrschen den Druckes rasch wieder in die Ausgangs stellung zurück; das Signalwerk ist dabei entkuppelt.
Gemäss Fig. 4 ist der Arm 15 eines Klöp pels 16 bei 17 an dem Gehäuse 1 angelenkt; der Klöppel ruht entweder unmittelbar auf der Thermostatenmembrane 3 oder er liegt auf dem Schutznetz 14 so auf, dass er von der Membrane während ihrer Bewegung erfasst wird.
Die Wirkungsweise dieser Ausführungs form ist folgende: Wenn die Membrane aus ihrer labilen Gleichgewichtsstellung nach oben durch schnellt, so schleudert sie den Klöppel mit kräftigem Ruck gegen den als Schall membran ausgebildeten Deckel 18, wodurch ein lauter Schlag erzeugt wird. Bei Ab kühlung wird die Ausgangsstellung in eben derselben Weise wieder hergestellt, wie bei der Einrichtung nach Fig. 3.
Zu Membranen für die hier beschriebenen Anordnungen eignen sich die bekannten Mem branen mit konzentrischen Wellen weniger gut, da sie in tangentialer Richtung nahezu unelastisch sind. Dies wird verständlich, wenn man sich die Membrane in eine Viel zahl schmaler konzentrischer Kreisringe zer legt denkt; diese Ringe können wegen des Fehlens der tangentialen Elastizität nicht zusammengeschoben werden.
Die Membrane besitzt die üblichen kon zentrischen Wellenrippen 19; diese Rippen sind jedoch ihrerseits längs ihrer Umfangs linien gewellt; die Querwellen 20 können aus verhältnismässig kleinen Amplituden be stehen, welche sieh den konzentrischen Wellen 19 überlagern. Denkt man sich aus einer derartigen Membrane einen schmalen Kreisring herausgeschnitten, so folgen in demselben die Amplituden der Querwellen in gleichmässigen Abständen. aufeinander, und wegen der dadurch bedingten Elastizität kann der Ring innerhalb gewisser Grenzen zusammengeschoben und erweitert werden.