DE754416C

DE754416C - Process for the production of circular, spiral or helical coiled working springs for liquid spring thermometers

Info

Publication number: DE754416C
Application number: DESCH118248D
Authority: DE
Inventors: Albert Dr-Ing Closterhalfen
Original assignee: Schaeffer & Budenberg GmbH
Current assignee: Schaeffer & Budenberg GmbH
Priority date: 1939-04-26
Filing date: 1939-04-26
Publication date: 1953-03-23

Description

Zierfahren zum Herstellen kreisförmig, spiralig oder schraubenförmig gewundener Arbeitsfedern für Flüssigkeits-Federthermometer Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen kreisförmig, spiralig oder schraubenförmig gewundener Arbeitsfedern für Flüssigkeits-Federthermometer, die in den meisten Fällen als sogenannte Röhrenfedern oder Bourdonfedern ausgeführt sind: Bei Flüssigkeits-Federthermometern, deren Temperaturanzeige auf der Flüssigkeitsausdehnung beruht, ist die Auswahl der zweckmäßig verwandten Querschnitte der Röhrenfedern von vornherein dadurch beschränkt, daß die Feder selbst nur ein verschwindend kleines Flüssigkeitsvolumen enthalten soll, damit der Einfluß der Ausdehnung der außerhalb des Temperaturfühlers befindlichen Flüssigkeitsmenge klein ist gegenüber dem zu messenden Einfluß der Ausdehnung der Flüssigkeit im Temperaturfühler. Es ist deshalb üblich, derartige Federn aus Rohr zu wickeln, das zuvor bandförmig flach verformt wurde; bei Ouecksilber-Federthermometern insbesondere werden die Federn aus einem quecksilberbeständigen Rohr, z. B. Stahlrohr, hergestellt. Die bandförmig flach verformten Rohre dienen als Ausgangsrnaterial für die Herstellung der Federn, die alsdann nach Kreisen oder nach Spiralen oder nach Schraubenlinien gewickelt werden. Beim Wickeln der Arbeitsfeder tritt nun eine Erscheinung auf, die bei der Herstellung bisher nicht beachtet wurde und die bei gewöhnlichen Manometerfedern mit größerem freiem Querschnitt des Ausgangsmaterials auch ohne erhebliche Bedeutung ist.Ornamental driving for making circular, spiral or helical Coiled Working Springs for Liquid Spring Thermometers The invention relates to refer to a method of making circular, spiral, or helical coiled working springs for liquid spring thermometers, in most cases are designed as so-called tube springs or Bourdon tubes: For liquid spring thermometers, whose temperature display is based on the liquid expansion is the selection of the appropriately related cross-sections of the tubular springs are limited from the outset by that the spring itself contain only a negligibly small volume of liquid should, so that the influence of the expansion of the outside of the temperature sensor The amount of liquid is small compared to the influence of the expansion to be measured Liquid in the temperature sensor. It is therefore common to have such springs made of pipe to wrap, which was previously deformed flat in a band; with mercury spring thermometers in particular, the springs are made from a mercury-resistant tube, e.g. B. steel pipe, manufactured. The tubes, which are deformed flat in the shape of a band, serve as the starting material for the production of the feathers, which then after circles or after spirals or after Helical lines are wound. A phenomenon occurs when the working spring is being wound that have not been taken into account in production and those of ordinary ones Pressure gauge springs with a larger free cross-section of the starting material also without is of considerable importance.

Wird nämlich das gestreckte Ausgangsmaterial gewunden, so erhält der Federquerschnitt durch die in der Längsrichtung des Ausgangsmaterials erfolgende Krümmung zugleich eine Krümmung in der Querrichtung. Beide Krümmungen, die angestrebte Längskrümmung und die zunächst nicht beabsichtigte Querkrümmung, sind Hauptkrümmungen im Sinne der mathematischen Lehre von gekrümmten Flächen. Die Querkrümmung ist an sich beim Verformen von Blechen bekannt. Sie hat bekanntlich ihre Ursache darin, daß die durch die Längskrümmung gestreckten Schichten des Federquerschnittes eine Querzusammenziehung und die gedrückten Schichten eine Querdehnung erfahren.If the stretched starting material is wound, the Spring cross-section through the one taking place in the longitudinal direction of the starting material Curvature at the same time a curvature in the transverse direction. Both curvatures, the one sought Longitudinal curvature and the initially unintended transverse curvature are main curvatures in the sense of the mathematical theory of curved surfaces. The transverse curvature is on known when deforming sheet metal. It is well known that it is caused by that the stretched by the longitudinal curvature layers of the spring cross-section a Transverse contraction and the compressed layers experience a transverse stretch.

Die Längskrümmung verhält sich bei den üblichen Werkstoffen zur Querkrümmung ungefähr wie 10 : 3. DieQuerkrümmung istdaher so gering, daß sie bei der Herstellung von Federn für Flüssigkeits-Federthermometer, namentlich im Hinblick auf die geringen Ausmaße der üblichen Federquerschnitte, bisher nicht beachtet wurde. Trotzdem ist die Wirkung dieser Querkrümmung beachtlich. Eingehende Versuche haben nämlich gezeigt, daß sich durch die Querkrümmung der erreichbare Federweg bei sonst gleichem Innendruck um rund 15 bis 25 % vermindert.With the usual materials, the longitudinal curvature is related to the transverse curvature approximately like 10: 3. The transverse curvature is therefore so small that it is necessary during manufacture of springs for liquid spring thermometers, especially with regard to the small Dimensions of the usual spring cross-sections, has not yet been taken into account. Still is the effect of this transverse curvature is considerable. In-depth tests have shown that that due to the transverse curvature, the achievable spring deflection with otherwise the same internal pressure reduced by around 15 to 25%.

Die Querkrümmung beeinflußt aber auch den zulässigen Innnendruck der Arbeitsfeder in ungünstigem Sinne. Zunächst ist anzustreben, daß der zulässige Innendruck für alle Teile der Feder den gleichen Wert hat. Die Feder als Ganzes kann nämlich keinem größerem Innendruck ausgesetzt sein, als er für ihren schwächsten Teil zulässig ist. Nun verstärkt die Querkrümmung bei im Wicklungsdurchmesser veränderlichen, z. B. spiraligen Arbeitsfedern gerade die inneren Windungen der Spirale am meisten, die an sich schon wegen der starken Längskrümmung eine bedeutende Festigkeit haben. Die äußeren Windungen der Spirale sind aber nur mit schwacher Querkrümmung und schwacher Längskrümmung versehen, also festigkeitsmäßig ungünstig.The transverse curvature also influences the permissible internal pressure of the Working spring in an unfavorable sense. First of all, the aim should be that the permissible internal pressure has the same value for all parts of the spring. The spring as a whole can namely not be exposed to a greater internal pressure than is permissible for their weakest part is. Now the transverse curvature increases with variable winding diameter, z. B. spiral working springs just the inner turns of the spiral most, which in themselves have a significant strength due to their strong longitudinal curvature. The outer turns of the spiral are, however, only with weak transverse curvature and weaker Provide longitudinal curvature, so unfavorable in terms of strength.

Nach der Erfindung werden die geschilderten Mängel dadurch vermieden, daß das bandförmig verformte Rohr vor dem Wickeln in die Kreis- od. dgl. Form in der Querrichtung in dem Maße und in dem Sinne vorgekrümmt wird, daß diese Querkrümmung durch diebeim Wickeln der Feder in der äußeren Wandung entstehende Streckung und in der inneren Wandung entstehende Stauchung ganz oder teilweise wieder aufgehoben wird. Die Bezeichnung äußere Wandung und innere Wandung bezieht sich hierbei auf den Radius der Wicklung der Arbeitsfeder.According to the invention, the deficiencies outlined are avoided by that the band-shaped deformed tube prior to winding in the circular or. Like. Shape in the transverse direction is pre-curved to the extent and in the sense that this transverse curvature due to the stretching that occurs when the spring is wound in the outer wall and Compression arising in the inner wall is completely or partially canceled again will. The designation outer wall and inner wall refers to the radius of the winding of the working spring.

`'eitere Erfindungsmerkmale, insbesondere für spiralig gewickelte Arbeitsfedern, sind in den Patentansprüchen gekennzeichnet. Ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung hergestellten Arbeitsfeder ist in der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt in den Abb. r bis 3 eine spiralig gewickelte Feder üblicher Fertigung, während der in den Abb. q. bis 6 dargestellten Feder der Erfindungsgedanke zugrunde gelegt ist.`` '' more inventive features, especially for spirally wound Working springs are characterized in the claims. An embodiment a working spring produced according to the invention is illustrated in the drawing. The drawing shows in Figs. R to 3 a spiral wound spring more common Manufacturing, while the in fig. Q. to 6 spring illustrated the inventive idea is based.

Abb. r stellt das bandförmig zu einem flachen Querschnitt verformte Ausgangsmaterial dar; Abb.2 ist eine aus diesem Material gewickelte spiralige Arbeitsfeder und Abb. 3 ein Querschnitt durch Abb. 2 nach der Linie A-B; Abb.4 zeigt ein v orgekrümmtes, bandförmig zusammengedrücktes Rohrstück, Abb. 5 eine aus diesem Material gewickelte spiralige Feder und Abb. 6 einen Querschnitt nach der Linie C-D in Abb. 5.Fig.r represents the band-shaped deformed to a flat cross-section Starting material; Fig.2 is a spiral working spring wound from this material and Fig. 3 is a cross-section through Fig. 2 along the line A-B; Fig.4 shows a pre-curved, A piece of pipe compressed in the form of a band, Fig. 5, a piece of pipe wound from this material spiral spring and Fig. 6 a cross-section along the line C-D in Fig. 5.

Aus Abb. 3 ist ersichtlich, daß der Federquerschnitt durch die in der Längsrichtung des Ausgangsmaterials erfolgende Krümmung (Wicklung) zugleich eine Krümmung in der Querrichtung erfährt. Gemäß den hierzu gemachten Darlegungen in der Einleitung der Beschreibung stellt sich bei spiralig gewickelten Federn an den inneren (kleineren) Windungen a sogar eine größere Querkrümmung ein als an den weiter außen liegenden Windungen b bzw. c mit größerem Wicklungsdurchmesser.From Fig. 3 it can be seen that the spring cross-section through the in the longitudinal direction of the starting material taking place at the same time curvature (winding) experiences a curvature in the transverse direction. According to the explanations made in this regard In the introduction to the description, spiral coiled springs are used the inner (smaller) turns a even have a greater transverse curvature than on the Further outer turns b and c with a larger winding diameter.

Beim Erfindungsgegenstand bleibt die Charakteristik der Feder über die ganze Länge auch bei spiralig gewickelten Federn gleich, weil die Feder in der Querrichtung eine Vorkrümmung im entgegengesetzten Sinne erhält, die bei der Wicklung ganz oder teilweise verschwindet. Bei der Darstellung nach Abb. 6 ist angenommen, daß die durch das Wickeln entstehende Querkrümmung und die nach Abb. :4 vorhandene Vorkrümmung sich an der inneren Windung a ausgleichen, so daß ein Querschnitt ohne resultierende Querkrümmung entsteht. Bei der mittleren Windung b und ausgeprägter noch bei der äußeren Windung c wird dann ein gewisses Maß der Vorkrümmung bestehenbleiben, wenn die Vorkrümmung beim Ausgangsmaterial nach Abb. 4 über die ganze Länge des Materials den gleichen Wert gehabt hat. Eine solche Feder nach Abb. 6 hat beanspruchungsmäßig den Vorteil, daß die mittlere und äußere Windung b und c ungefähr den gleichen Innendruck aushalten wie die inneren Windungen. Eine noch bessere Angleichung der Querschnitte der einzelnen Windungen an die Forderung nach gleicher Festigkeit läßt sich bei spiraligen Federn erreichen, wenn man dem Ausgangsmaterial (Abb.4) eine Vorkrümmung gibt, die über die Länge veränderlich ist. Tritt die Forderung nach der Festigkeit nicht in den Vordergrund, wünscht man vielmehr einen großen Federweg bei gegebenem Innendruck, so kann die Vorkrümmung auch über die gestreckte Länge des Ausgangsmaterials (Abb.4) so veränderlich angenommen werden, daß die Wandungen der Querschnitte nach dem Wickeln einer spiraligen Feder vollständig gerade sind. Bei Federn mit bleicher Längskrümmung über die Länge, z. B. schraubenförmig gewundenen Federn, ist eine gleichmäßige Vorkrümmung des Ausgangsmaterials immer zweckmäßig.In the subject matter of the invention, the characteristics of the spring remain the entire length is the same even with spirally wound springs, because the spring is in the Transverse direction is given a pre-curvature in the opposite direction to that obtained during winding completely or partially disappears. In the illustration according to Fig. 6 it is assumed that that the transverse curvature resulting from the winding and that which is present according to Fig.: 4 Pre-curvature equalize on the inner turn a, so that a cross-section without resulting transverse curvature arises. At the middle turn b and more pronounced a certain amount of pre-curvature will still remain in the outer turn c, if the pre-curvature in the starting material according to Fig. 4 over the entire length of the Material has had the same value. Such a spring according to Fig. 6 has the advantage that the middle and outer turns b and c withstand approximately the same internal pressure as the internal coils. One more better alignment of the cross-sections of the individual windings with the requirement for The same strength can be achieved with spiral springs if the starting material (Fig.4) gives a pre-curvature that is variable over the length. Enter the demand after the firmness not in the foreground, one rather wants a large one Spring deflection at a given internal pressure, the pre-curvature can also extend beyond the stretched one The length of the starting material (Fig.4) can be assumed to be so variable that the walls the cross-sections are completely straight after winding a spiral spring. For feathers with a pale longitudinal curvature over the length, e.g. B. helically wound Springs, a uniform pre-curvature of the starting material is always advisable.

Es sind zwar bereits Federn mit flachem, bandförmigem Querschnitt (Rohrfedern) bekanntgeworden, bei denen das Ausgangsmaterial über einen Teil der Querschnittslänge eine zusätzliche Querkrümmung erhält. Infolge dieser nur einen Teil der Querschnittsbreite umfassenden, lediglich Versteifungszwecken dienenden Vorkrümmung können jedoch bei diesen bekannten Federn die Wirkungen nicht auftreten, die nach dem gekennzeichneten Herstellungsverfahren des Erfindungsgegenstandes bezweckt und erreicht werden.There are already springs with a flat, ribbon-shaped cross-section (Bourdon tube) became known, in which the starting material over part of the Cross-section length receives an additional transverse curvature. As a result of this only one Part of the cross-sectional width, which is only used for stiffening purposes However, pre-curvature cannot occur with these known springs, the object of the invention according to the production process identified and be achieved.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Method of making circular, spiral or helically wound working springs for liquid spring thermometers, which have the cross-section of a band-shaped deformed tube, characterized in that that the band-shaped deformed tube during winding in the circular or. Like. Shape in the transverse direction is pre-curved to the extent and in the sense that this transverse curvature due to the stretching that occurs when the spring is wound in the outer wall and Compression arising in the inner wall is completely or partially canceled again will. a. Method according to claim r, characterized in that in the winding diameter more variable, e.g. B. spiral working spring the pre-curvature in the cross section is designed so variable over the entire length of the Bourdon tube that under Consideration of the changing winding diameter during winding occurring over the length of the Bourdon tube different regression of the transverse curvature a spiral working spring is created, the cross-section of which is pre-curved in the spring part with the smallest winding diameter is completely eliminated and increasingly with a larger one Winding diameter is partially preserved to a spiral spring with the same Strength for the internal pressure both in the internal (rigid) and in the external (less stiff) turns. 3. The method according to claim z, characterized in that that with spirally wound springs the pre-curvature in the cross-sections over the entire length of the Bourdon tube is designed to be variable that despite the result of the variable winding diameter occurring during winding The regression of the transverse curvature creates a spiral bourdon tube, whose inner and outer walls in the cross-sections over the entire length of the spring completely are straight. To delimit the subject matter of the invention from the prior art are The following publications have been considered in the grant procedure: USA.-Patent No. r 71498f ;; British Patent No. 497 537.