Nessgerät mit einer Arbeitsfeder, deren Deformation durch messwertabhängige innere Nr äfte hervorgerufen wird. Tu Fig. 1 ist ein bekanntes Messgerät mit einer spiralig gewundenen Arbeitsfeder und mit Anzeigewerk dargestellt. Es bedeutet a die das Druckmittel zuführende Rohrleitung, b die spiralige Feder mit den Quadranten 1-2, 2-3...... 13-14. c ist das Feder endstück, an dem das Verbindungsstück d an gelenkt ist.
Dieses Verbindungsstück wirkt alsdann unmittelbar wie gezeichnet oder auch mittelbar durch eine Räderübersetzung auf den Zeiger e. Die Zugstange d ist geschnitten dargestellt, um die durch die Zugstange über tragene Kraft P anschaulich darzustellen. Wird die Arbeitsfeder dieses Gerätes durch inneren Überdruck gestreckt und über die Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht, so er leidet erfahrungsgemäss zunächst der Bogen 1-2 bleibende Formänderungen. Unter einer Überbeanspruchung streckt sich dieser Bogen vom Punkte 1 ausgehend bleibend, während die Verformungen der übrigen 'feile der Ar beitsfeder noch im elastischen Gebiete bleiben.
Diese örtliche Gefährdung der Arbeits feder bei Überbeanspruchungen zeigt, dass die Arbeitsfeder nicht ihre günstigste Anord nung besitzt. Es ist daher zu fordern, dass die Arbeitsfeder längs ihres ganzen Bogens gleichmässig beansprucht wird.
Die Ursache dieser ungleichmässigen Be anspruchung liegt in folgendem: Durch die Einzelkraft P entsteht in den Querschnitten der Arbeitsfeder ein über die Länge wechselndes Biegungsmoment. Dieses Biegungsmoment ist in Fig. 2 dargestellt, wo bei die Kurve 30 den Wert des Biegungs- momentes in der Y-Achse gemessen, längs der in der X-Achse abgewickelten Feder zeigt. Im Bogen 1-2 hat das Biegungsmoment seinen kleinsten Wert.
An der Stelle 1 ist es Null. Wenn der üblicherweise ovale oder ähn lich geformte Querschnitt der Arbeitsfeder b, Fig. 1, nunmehr durch Innendruck auf Auf blähen beansprucht wird, so gibt die Feder diesem Innendruck an den Stellen zuerst nach, wo das Biegungsmoment seinen gering- sten 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 beispielsweise elektrische Kontakte, Kippschalter oder der gleichen betätigt werden, so muss eben eine Kraft übertragen werden, die nicht beliebig verkleinert werden kann. Diese Erwägungen, die an dem 3lessgerät mit einer spiraligen Ar beitsfeder angestellt sind, gelten in gleicher Weise für kreis- und schraubenförmig ge wundene Federn, wie sie bei Manometern, me chanischen Flüssigkeitsthermometern oder bei Federn von Verbundmetallthermometern (Bi metallthermometern) Verwendung finden.
Die Erfindung betrifft ein Messgerät mit einer Arbeitsfeder, deren Deformation durch messwertabhängige innere Kräfte hervor gerufen wird. Erfindungsgemäss ist zwischen der Arbeitsfeder und der anzutreibenden Welle eine kinematische Übertragungsvor richtung angeordnet, die, abgesehen von Ge wichtswirkungen, nur ein reines Kräftepaar überträgt. Auf diese Weise wird das in der Arbeitsfeder wirkende Biegungsmoment zu einer Konstanten längs der ganzen gestreck- ten Länge der Arbeitsfeder, wie das in Fig. 2 mit der strichpunktierten Geraden 31 ange deutet ist.
Zur Bewegungsübertragung kann eine Kreuzgelenk- oder Oldham-Kupplung ver wandt werden. Soll der Einfluss der Tempera tur auf den Inhalt der Arbeitsfeder ausge glichen werden, so kann die Kupplung ganz oder teilweise aus Verbundmetall (Bimetall) bestehen.
Ausser den obengenannten Vorzügen be sitzt das erfindungsgemässe Messgerät auch noch den Vorteil, dass die spezifische Richt- kraft, das ist die den Winkelausschlag er zeugende Kraft, wesentlich grösser wird als bei der bisher bekannten Übertragung. Ein weiterer Vorteil besteht infolge der gleich mässigen Belastung der Feder darin, dass die Skalenaufteilung vollkommen gleichmässig wird. Die erfindungsgemäss ausgebildeten Messgeräte brauchen daher nicht mehr von Hand justiert zu werden, es genügt vielmehr, wenn sie nur an zwei Punkten geeicht sind.
Es kann eine gedruckte oder mit Hilfe von Schablonen hergestellte, einheitliche Skala Verwendung finden, die nach den beiden ge eichten Punkten ausgerichtet wird. Falls ein Zeiger vorhanden ist, wird derselbe dann auf allen Zwischenpunkten die richtige Einstel lung haben.
Die beispielsweisen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar jeweils eine Ausführungsform in Fig. 3 bis 5, Fig. 6 bis 8 und Fig. 9 und 10.
Es bedeutet in Fig. 3 bis 5 a die das Druckmittel zuführende Rohrleitung, b die Arbeitsfeder. An dem äussern Ende dieser Ar beitsfeder ist starr befestigt und fest einge spannt ein Bügel h, der mit dem Längs schlitz o versehen ist. In den Längsschlitz o des Bügels greifen die Zapfen m der in Fig. 5 in perspektivischer Ansicht dargestellten Kupplungsscheibe<I>i</I> ein. Die Zapfen<I>n</I> dieser Kupplungsscheibe<I>i</I> greifen in die Nut<I>p</I> der den Zeiger tragenden Welle k, die im Lager 1 gelagert ist, ein.
In Fig. 3 bis 5 kreuzen sich die durch die Achse der Zapfen m gehende Achse I-I und die durch die Achse der Zapfen n gehende Achse II-II senkrecht zueinander. Die Win kelübertragung ist dabei verzerrungsfrei. Diese verzerrungsfreie Übertragung bleibt auch bei schiefwinklig gekreuzten Achsen er halten. Hier wird jedoch die Bewegung des Schwerpunktes der Kupplungsscheibe i un gleichförmig.
Auch wird bei schiefwinklig bekreuzten Achsen I-I und II-11 die Be wegung der Kupplungsscheibe relativ zu der abtreibenden Welle grösser als bei senkrecht gekreuzten Achsen 1-I und II-II.
Kinematisch ist die Verbindung eine Kreuzgelenk- oder Oldham-Kupplung. Jede Winkeländerung in der Lage des Bügels h überträgt sich dadurch ohne Verzerrung auf die Welle k. Die Kreuzgelenkkupplung über trägt dabei von der Feder auf die anzutrei- berede Welle k ein reines Kräftepaar, wenn man von den unbedeutenden Gewichtswir kungen der Kupplungsscheibe absieht.
Bei dem in Fig. 6 und 7 dargestellten Bei spiel ist die Arbeitsfeder spiralig von aussen nach innen gewickelt. Es bedeutet wieder a die das Druckmittel zuführende, fest einge spannte Rohrleitung, b die Arbeitsfeder, die mit ihrem innern Ende an einen Zapfen 2e aasgelenkt ist. Der Zapfen trägt in einer Quer- bohrung fest den Stift <I>v,</I> der in Bohrungen<I>q</I> der zylindrischen Hülse w eingreift. Diese Hülse w ist in Fig. 8 noch besonders heraus gezeichnet. Sie besitzt an der rechten Seite Schlitze s.
In diese Schlitze s greift ein Stift z, der in eine Querbohrung der den Zeiger tra genden Welle x eingesetzt ist. Die Welle x ist in dem Lager y geführt. Bei der Defor mation der Feder verdreht dieselbe den Zap fen u. Auch hier wird, abgesehen von Ge- wichtswiikungen, nur ein reines Kräftepaar übertragen.
Eine besondere Ausbildung kann die Kupplungshülse w dann erfahren, wenn eine zusätzliche Beeinflussung durch die Aussen temperatur gewünscht ist. Da ist zum Bei spiel bei Quecksilber-Federthermometern der Fall, wo man den Einfluss der Temperatur der Umgebung auf den Quecksilberinhalt der Arbeitsfeder auszugleichen wünscht. Es kann aber auch bei Manometern der Fall sein, um den Einfluss einer unterschiedlichen Aus dehnung der Werkteile auszugleichen. In diesen Fällen kann das Kupplungsstück 20 durch ein Stück t nach Fig. 9 ersetzt werden.
Dieses Stück ist in der in Fig. 9 gezeichneten Art geformt; Fig. 10 zeigt die Abwicklung desselben. Das Kupplungsstück ist aus zwei besonderen temperaturempfindlichen Bau elementen 20, 21, also aus Verbundmetall (z. B. Teil 21 aus Nickel-Eisen mit 25 % Ni und Teil 20 aus Nickel-Eisen mit<B>36%</B> Ni) hergestellt. Nimmt man an, dass zunächst die beiden Hauptachsen durch die Bohrungen q und die Schlitze s senkrecht aufeinander stehen, so werden sich diese Hauptachsen bei höherer Temperatur gegeneinander in einen andern Phasenwinkel neigen.
Dadurch ist also der Phasenwinkel zwischen Antrieb und Ab trieb von der Temperatur der Umgebung ab hängig. Die verzerrungsfreie Winkelübertra gung von dem Zapfen u, Fig. 7, auf die Welle x, Fig. 7, wird durch eine solche Winkel änderung nicht beeinflusst, wie bereits oben dargelegt.
Selbstverständlich kann die Beeinflussung des Kupplungsstückes durch die Temperatur auch auf andere Weise als gezeichnet ge schehen.