DE19832215C1 - Manometer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Manometer mit einem Gehäuse (1) und einem darin gelagerten Bourdonrohr (2), welches zentral am Gehäuse (1) befestigt und an den zu messenden Druck angeschlossen ist und welches peripher einen Verbindungshebel aufweist, der in Abhängigkeit des Drucks ein im Gehäuse (1) angeordnetes Zeigerwerk (4) betätigt, welches zwischen einer Unterplatine (5) und einer Oberplatine (6) eine Sektorscheibe (7) aufweist, die um eine Drehachse (8) drehbar gelagert ist, eine Ausnehmung (9) aufweist, in die der Verbindungshebel zur Drehung der Sektorscheibe (7) eingreift, und eine auf einem Kreisbogen liegende Verzahnung aufweist, die mit einem auf der Achse (12) eines Zeigers (13) angeordneten Zahnkranz (14) kämmt. DOLLAR A Die Aufgabe, ein derartiges Manometer so weiterzubilden, daß es mit möglichst geringem materiellen und feinmechanischen Aufwand hergestellt werden kann, wird dadurch gelöst, daß die Sektorscheibe (7) eine Bogenöffnung (15) mit etwa kreisbogenförmiger und eine Innenverzahnung (11) aufweisender Seite (16) aufweist und der als Betätigungsstift (3) ausgebildete Verbindungshebel durch eine erste Öffnung (17) in der Unterplatine (5) verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Manometer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Manometer werden insbesondere im Zusammenhang mit Feuerlöschern, jedoch auch in anderen Anwendungsfällen verwendet, die ein leichtes, kleines und billiges Manometer erfordern.

Gattungsgemäße Manometer weisen ein Metallgehäuse mit einem darin gelagerten Bourdonrohr (oft als Rohrfeder bezeichnet) auf, welchem der zu messende Druck zugeführt wird. Ein am Ende des Bourdonrohrs angebrachter Verbindungshebel greift in ein Zeigerwerk ein und bringt einen Zeiger zum Ausschlag. Das Zeigerwerk kann eine Rückstellfeder zur federbelasteten Rückstellung des Zeigers aufweisen. Bei diesen bekannten Manometern greift der Verbindungshebel in eine Ausnehmung einer drehbar gelagerten Sektorscheibe ein, welche einen Teil des Zeigerwerks bildet und welche gegenüberliegend ihrer drehbaren Lagerung eine kreisbogenförmige Seite aufweist, die mit einer Außenverzahnung versehen ist. Eine durch den Betätigungsstift ausgelöste Drehung dieser Sektorscheibe führt zu einer Bewegung der mit der Außenverzahnung versehenen Kante, welche mit einem am Zeiger angebrachten Zahnrad kämmt, wodurch der Zeiger betätigt wird. Ein derartiges Manometer ist beispielsweise in der US 4,773,271 beschrieben.

Da bei diesen bekannten Manometern die Sektorscheibe zwischen einer Unterplatine und einer Oberplatine angebracht ist, welche gemeinsam sowohl den Zeiger als auch die Sektorscheibe lagern, muß die Sektorscheibe außerhalb des von Ober- und Unterplatine überdeckten Bereichs von dem Verbindungshebel angesteuert werden. Die Aussparung, in welche der Verbindungshebel eingreift, liegt also in der Regel an einer der Verzahnung (bezüglich der Drehachse der Sektorscheibe) gegenüberliegenden Verlängerung der Sektorscheibe. Durch die genannte Bauweise lassen sich Manometer mit Gehäuseaußendurchmessern im Bereich von 20 mm nicht oder nur sehr schwer realisieren, da das Zeigerwerk und insbesondere die Sektorscheibe erheblichen Raum in Anspruch nehmen.

Ferner zeigt die FR 737 513 ein Manometer mit einer eine Innenverzahnung aufweisenden Sektorscheibe.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Manometer so weiterzubilden, daß es mit möglichst geringem materiellen und feinmechanischen Aufwand hergestellt werden kann. Daneben soll es auch so klein wie möglich ausgebildet werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Manometers wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert, welche zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Mittelebene eines Manometers in vergrößerter Darstellung;

Fig. 2 eine Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Manometers von oben bei abgenommener Sichtscheibe und ohne Oberplatine;

Fig. 3 eine Ansicht des Manometers aus Fig. 2 bei herausgenommenem Zeigerwerk; und

Fig. 4 eine Ansicht des zusammengesetzten Manometers nach den Fig. 1 bis 3 von oben in geringfügig anderem Maßstab.

Das in den Figuren dargestellte Manometer wurde bereits als Prototyp gefertigt und weist einen Gehäuseaußendurchmesser von nur 23 mm auf. Es ist in den Fig. 1 bis 3 also in 5-facher Vergrößerung dargestellt.

Tragender Bestandteil des Manometers ist ein etwa axialsymmetrisch ausgebildetes Gehäuse 1 mit einer an die Druckquelle 10 angeschlossenen Rückseite 26, welche sich über eine Schulter 27 zu der das Zeigerwerk 4 tragenden Vorderseite 28 erweitert, die mit der Sichtscheibe 20 abschließt.

An die Druckquelle 10 ist ein Bourdonrohr 2 angeschlossen, welches zentral, also mit seiner Mitte am Gehäuse 1 derart befestigt ist, daß die Druckquelle 10 mit dem Inneren des Bourdonrohres 2 in Verbindung steht. Die Form des Bourdonrohres 2 ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich. Das Bourdonrohr 2 erstreckt sich von seiner zentralen Lagerung (Befestigungsachse 12a) radial nach außen und erfährt dann eine Biegung um etwa 90°, an die sich ein tangential verlaufender Bereich anschließt, der über einen Winkelbereich von etwa 270° verläuft. Das Bourdonrohr ist vorzugsweise flach ausgebildet, wobei das Verhältnis von Breite zu Höhe im dargestellten Ausführungsbeispiel bei etwa 1 : 15 liegt. Am freien Ende des Bourdonrohres befindet sich ein Betätigungsstift 3, der im 90°- Winkel von dem Bourdonrohr 2 absteht und parallel zur Befestigungsachse 12a des Bourdonrohres verläuft. Der Betätigungsstift 3 steht nach oben, also in Richtung zur Sichtscheibe 20, 6 bis 7 mm weit hervor und nach unten etwa 0,5 bis 1 mm weit hervor.

Oberhalb des Bourdonrohres 2 ist das Zeigerwerk 4 des Manometers angeordnet. Dies geht am besten aus Fig. 1 hervor. Das Zeigerwerk 4 weist eine unmittelbar über dem Bourdonrohr 2 angeordnete Unterplatine 5 auf, welche über einen Steg 29 mit einer Oberplatine 6 verbunden ist, die auf einer inneren, tangentialen Schulter 30 des Gehäuses 1 aufliegt. Zwischen Unterplatine 5 und Oberplatine 6 verläuft zentral, also auf der Symmetrieachse 12b des Gehäuses 1 die Zeigerachse 12. Im dargestellten Ausführungsbeispiel fallen also die Befestigungsachse 12a für das Bourdonrohr 2, die Achse 12 des Zeigers und die Symmetrieachse 12b des Gehäuses 1 zusammen.

Daneben lagern Unterplatine 5 und Oberplatine 6 gemeinsam die Drehachse 8 einer Sektorscheibe 7, welche sich zwischen den beiden Platinen 5 und 6 erstreckt. Die Drehachse 8 der Sektorscheibe 7 verläuft parallel zur Zeigerachse 12 im Außenbereich des Gehäuses 1. Die Sektorscheibe 7 erstreckt sich von Ihrer Lagerung 8 in Richtung der Symmetrieachse 12b des Gehäuses bis über die Zeigerachse 12 hinaus. Die Wechselwirkung und der Eingriff zwischen Sektorscheibe 7 und Zeigerachse 12 wird weiter unten beschrieben.

Der oben beschriebene peripher an dem Bourdonrohr 2 angebrachte Betätigungsstift 3 ragt teilweise nach oben, also in Richtung der Sichtscheibe 20. Da der Außendurchmesser des Bourdonrohres 2 aus Platzgründen gering gehalten wurde, befindet sich über dem Betätigungsstift 3 das Zeigerwerk 4 mit Unterplatine 5, Sektorscheibe 7 und Oberplatine 6. Um den Betätigungsstift 3 hindurchtreten zu lassen, weisen diese drei Bauelemente Öffnungen auf, und zwar eine erste Öffnung 17 in der Unterplatine 5, eine Ausnehmung 9 in der Sektorscheibe 7 und eine zweite Öffnung 19 in der Oberplatine 6. Die erste Öffnung 17 und die zweite Öffnung 19 sind dabei großzügig genug bemessen, um dem Betätigungsstift 3 ausreichend Spielraum zu lassen und ihn auch bei verschiedenen Drücken der Druckquelle 10 nicht in seiner Bewegung einzuschränken. Die Ausnehmung 9 in der Sektorscheibe 7 weist dagegen tangential ein geringes Spiel zu dem Betätigungsstift 3 auf, da die Sektorscheibe 7 über diese Ausnehmung 9 vom Betätigungsstift 3 zu betätigen, also bei Druckänderungen mitzuführen ist.

Die Sektorscheibe 7 weist im Bereich der Zeigerachse 12 eine als Bogenöffnung 15 bezeichnete Ausnehmung auf, die etwa die Form eines Kreissegments besitzt, dessen äußere, gekrümmte Seite eine Verzahnung 11 trägt. Die Verzahnung 11 ist also, da an der Seite einer Ausnehmung, der Bogenöffnung 15 angebracht, eine Innenverzahnung.

Auf der Zeigerachse 12 befindet sich ein Zahnkranz 14, der starr mit der Zeigerachse 12 verbunden ist und den gleichen Zahnabstand und -typ wie die Verzahnung 11 aufweist. Zahnkranz 14 und Verzahnung 11 sind relativ zueinander zu angeordnet, daß der Zahnkranz 14 bei Drehung der Sektorscheibe 7 um ihre Achse 8 mit der Innenverzahnung 11 der Sektorscheibe 7 kämmt, wodurch der oberhalb der Oberplatine 6 angeordnete und mit der Zeigerachse 12 einteilig ausgebildete Zeiger zum Ausschlag kommt.

Um die Rückstellung des Zeigers 13 bei sinkendem Druck an der Druckquelle 10 zu unterstützen, weist das Zeigerwerk 4 eine Rückstellfeder 21 auf. Diese ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Blattfeder ausgebildet, deren eines Ende 22 fest mit der Sektorscheibe 7 im Bereich ihrer Lagerung 8 verbunden ist und deren anderes Ende 23 an der Achse 12 des Zeigers 13 anliegt.

Das Gehäuse 1 weist an seiner dem Zeigerwerk 4 zugewandten Innenseite eine kreisförmige Nut 31 auf, die etwa den gleichen Durchmesser aufweist wie die Rückseite 26 des Gehäuses 1 und der unteren Verlängerung des Betätigungsstifts 3 gegenübersteht. Die Breite der Nut liegt bei etwa 0,5 mm; die Nut 31 ist jedenfalls mindestens so breit wie der Betätigungsstift 3. Der Abstand zwischen Betätigungsstift 3 und Nut 31 liegt bei etwa 0,5 bis 1 mm.

Die Oberseite der Oberplatine 6 weist eine in Fig. 4 dargestellte Skala 18 auf. Vorzugsweise befindet sich im Bereich des Skalenbeginns darüberhinaus ein Anschlagstift 24 an der Oberseite der Oberplatine 6, der als Nullanschlag für den Zeiger 13 wirkt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ausnehmung 9 in der Sektorscheibe 7 als - bezüglich der Symmetrie des Gehäuses 1 - radial verlaufender Schlitz ausgebildet, was eine Justierung des Manometers ermöglicht, welche weiter unten näher beschrieben ist.

Vorzugsweise liegt die Sichtscheibe 20 unmittelbar auf der Außenseite der Oberplatine 6 auf, welche ihrerseits auf der Schulter 30 des Gehäuses 1 aufliegt. Geeignete Abdichtungsmittel der Sichtscheibe sind beispielsweise Klebstoffe oder Dichtringe. Alternativ kann auch nur eine Umbördelung zur Abdichtung erfolgen. Hierbei wird das Gehäuse 2 gegen die Sichtscheibe 20 gebördelt, welche ihrerseits durch (nicht dargestellte) Ausnehmungen und Nuten drehfest mit der Oberplatine 6 verbunden ist.

Hierdurch wird die Oberplatine 6 und damit das gesamte Zeigerwerk 4 durch das Umbördeln des Gehäuses gegen die Sichtscheibe 20 drehfest fixiert.

Das Gehäuse 1 besteht vorzugsweise aus Metall, ebenso der Betätigungsstift 3, welcher vorzugsweise aus nicht rostendem Stahl oder vernickeltem Messing besteht. Die wesentlichen Bauteile des Zeigerwerks 4 sind als Kunststoff-Spritzgußteile ausgebildet.

Das Manometer arbeitet, beispielsweise eingebaut in einen Feuerlöscher, wie folgt.

Der zu messende Druck der Druckquelle 10, beispielsweise des Feuerlöschers, wird dem an der Rückseite 26 des Gehäuses 1 befindlichen Eingang des Manometers zugeführt. Die Druckquelle 10 steht damit in umittelbarer Verbindung mit dem Inneren des kreisbogenförmig verlaufenden Bourdonrohres 2. Das Bourdonrohr 2 vergrößert bei Überdruck in an sich bekannter Weise seinen Durchmesser, wodurch der an seinem Ende angebrachte Betätigungsstift 3 in der Ansicht nach den Fig. 2 und 3 nach unten bzw. in der Ansicht nach Fig. 1 nach vorn, also zum Betrachter hin, bewegt. Da der Betätigungsstift eng in die Ausnehmung 9 der Sektorscheibe 7 eingreift, dreht sich auch die Sektorscheibe 7 um ihre Lagerung 8 in die gleiche Richtung. Damit bewegt sich die Verzahnung 11 der Sektorscheibe 7 ebenfalls nach unten bzw. vorn und kämmt mit dem Zahnkranz 14 auf der Zeigerachse 12. Hierdurch schlägt der Zeiger 13 in positiver Richtung (also im Uhrzeigersinn) aus und zeigt einen dem Eingangsdruck entsprechenden Wert auf der Skala 18 an. Bei Erhöhung des Drucks der Druckquelle 10 schlägt der Zeiger 13 weiter aus, bei Erniedrigung weniger weit. Diese Zwangsführung bedürfte keiner Unterstützung der Rücksetzung durch eine Feder. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform unterstützt jedoch die Rückstellfeder 21 die Rücksetzung des Zeigers 13. Diese Feder 21 erstreckt sich zwischen der Lagerung 8 der Sektorscheibe 7 (Ende 22) und der Zeigerachse 12 (Ende 23) derart, daß sie bei der beschriebenen Drehung der Sektorscheibe 7 eine stärkere Vorspannung erfährt und eine entsprechende Gegenkraft auf die Sektorscheibe 7 ausübt.

Die Justierung des beschriebenen Manometers kann durch Anlegen von Testdrücken erfolgen, bevor die Sichtscheibe 20 aufgesetzt wurde. Hierzu biegt man nach Anlegen eines Testdrucks den durch die zweite Öffnung 19 aus der Oberplatine 6 hervorstehenden Betätigungsstift 3 in radialer Richtung, bis die Anzeige des Zeigers 13 auf der Skala 18 der diesem Testdruck entsprechenden und gewünschten Anzeige entspricht. Dies ist möglich, da durch radiales Verbiegen des Betätigungsstiftes 3 dessen Wirkort in der schlitzförmigen Ausnehmung 9 der Sektorscheibe 7 ebenfalls radial verändert wird. Hierdurch verändert sich der Abstand zwischen der Drehachse 8 der Sektorscheibe 7 und dem Betätigungsstift 3 und damit dessen Hebelwirkung. Bei einem gegebenen Druck hängt es also von der Lage des Betätigungsstiftes 3 in der schlitzförmigen Ausnehmung 9 ab, was der Zeiger 13 auf der Skala 18 anzeigt. Die Lage des Betätigungsstiftes 3 innerhalb dieser Ausnehmung 9 kann jedoch durch Verbiegen des Betätigungsstiftes 3 von oben her verändert werden. Dies ermöglicht eine einfache Justierung des Manometers unmittelbar vor dem Aufsetzen der Sichtscheibe 20.

In der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird der Betätigungsstift 3 nicht einfach nach innen oder nach außen bewegt, sondern vorher geringfügig nach unten gedrückt, so daß sein nach unten überstehendes Ende in die Nut 31 gedrückt und dort radial arretiert wird. Anschließend erfolgt die Verbiegung des Betätigungsstiftes 3 in radialer Richtung. Auf diese Weise wird vermieden, daß das Bourdonrohr 2 während der Verbiegung des Betätigungsstiftes 3 seinerseits verbogen oder beschädigt wird, da der Betätigungsstift 3 in der Nut 31 radial fixiert ist. Der Betätigungsstift 3 kann an seiner Unterseite auch durch ein Drahtstück verlängert werden, welches zum Zwecke der Justierung in die Nut 31 gedrückt wird.

Das beschriebene Manometer läßt sich aufgrund der Gestaltung des Zeigerwerks 4 in Verbindung mit dem Bourdonrohr 2 sehr klein ausbilden. Im Gegensatz zu bekannten Manometern ist der Betätigungsstift 3 nicht mehr seitlich vom Zeigerwerk 4 angeordnet, sondern durchgreift dessen Elemente, Unterplatine 5, Sektorscheibe 7 und Oberplatine 6, durch darin angeordnete Öffnungen 17 und 19 bzw. die Ausnehmung 9. Eine weitere Platzersparnis ergibt sich durch die Anordnung der Verzahnung 11 in der Bogenöffnung 15 der Sektorscheibe 7. Hierdurch ist es möglich, den Zahnkranz 14 innerhalb der Sektorscheibe 7, und nicht wie beim Stand der Technik vorgesehen, seitlich hiervon, anzuordnen.

Die Sichtscheibe 20 weist in einer bevorzugten Ausführungsform über der Öffnung 19 in der Oberplatine 6 eine Blindstelle auf, wodurch der Betätigungsstift 3 verdeckt wird.

In einer alternativen Ausführungsform kann anstelle des Zeigers 13 eine Zeigerscheibe mit einer die Skala überstreichenden Öffnung vorgesehen werden.

Claims (13)

1. Manometer mit einem Gehäuse (1) und einem darin gelagerten Bourdonrohr (2), welches zentral am Gehäuse (1) befestigt und an den zu messenden Druck angeschlossen ist und welches peripher einen Verbindungshebel aufweist, der in Abhängigkeit des Drucks ein im Gehäuse (1) angeordnetes Zeigerwerk (4) betätigt, welches zwischen einer Unterplatine (5) und einer Oberplatine (6) eine Sektorscheibe (7) aufweist, die um eine Drehachse (8) drehbar gelagert ist, eine Ausnehmung (9) aufweist, in die der Verbindungshebel zur Drehung der Sektorscheibe (7) eingreift, und eine auf einem Kreisbogen liegende Verzahnung aufweist, die mit einem auf der Achse (12) eines Zeigers (13) angeordneten Zahnkranz (14) kämmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektorscheibe (7) eine Bogenöffnung (15) mit etwa kreisbogenförmiger und eine Innenverzahnung (11) aufweisender Seite (16) aufweist, der als Betätigungsstift (3) ausgebildete Verbindungshebel durch eine erste Öffnung (17) in der Unterplatine (5) verläuft und die Ausnehmung (9) in der Sektorscheibe (7) als radial verlaufender Schlitz ausgebildet ist, der Betätigungsstift (3) durch eine zweite Öffnung (19) in der Oberplatine (6) verläuft und von hier aus zum Zwecke der Justierung des Manometers innerhalb des Schlitzes verbiegbar ausgebildet ist.

2. Manometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberplatine (6) eine Skala (18) trägt, auf einer Schulter (30) des Gehäuses (1) aufliegt und von einer drehfest darauf angeordneten Sichtscheibe (20) überdeckt ist, welche ihrerseits von dem Gehäuse (1) umbördelt ist.

3. Manometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) über der Oberplatine (6) durch eine nach der Justierung anbringbare Sichtscheibe (20) verschlossen ist.

4. Manometer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Befestigungsachse (12a) des Bourdonrohres (2) mit der Achse (12) des Zeigers (13) und der Symmetrieachse (12b) des axialsymmetrischen Gehäuses (1) zusammenfällt.

5. Manometer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeigerwerk (4) eine Rückstellfeder (21) für den Zeiger (13) aufweist.

6. Manometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (21) als Blattfeder ausgebildet ist, deren eines Ende (22) fest mit der Sektorscheibe (7) im Bereich ihrer Lagerung (8) verbunden ist und deren anderes Ende (23) an der Achse (12) des Zeigers (13) anliegt.

7. Manometer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lagerungen für die Zeigerachse (12) und die Drehachse (8) der Sektorscheibe (7) zwischen Unterplatine (5) und Oberplatine (6) erstrecken, welche fest miteinander verbunden sind.

8. Manometer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberplatine (6) auf ihrer Oberseite einen Anschlagstift (24) für den Zeiger (13) aufweist.

9. Manometer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeiger als Zeigerscheibe mit einer die Skala überstreichenden Öffnung ausgebildet ist.

10. Manometer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Elemente des Zeigerwerks (4) als Kunststoff-Spritzgußteile ausgebildet sind.

11. Manometer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) und/oder der Betätigungsstift (3) aus Metall, vorzugsweise nichtrostendem Stahl oder vernickeltem Messing, bestehen.

12. Manometer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Innenseite des Gehäuses (1) eine kreisförmige, radial symmetrische Nut (31) aufweist, deren Durchmesser etwa dem Durchmesser des Bourdonrohrs (2) gleich ist und der Betätigungsstift (3) an seiner der Oberplatine (6) abgewandten Seite gegenüber der Nut (31) verlängert ist.

13. Manometer nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtscheibe (20) über der Öffnung (19) in der Oberplatine (6) eine Blindstelle aufweist.