PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19523934A1 09.01.1997
Titel Uhr mit gasgefülltem Uhrgehäuse und Verfahren zu ihrer Herstellung
Anmelder Schmidt, Lothar, Dipl.-Ing., Winterthur, CH
Erfinder Schmidt, Lothar, Dipl.-Ing., Winterthur, CH
Vertreter Dreiss, Fuhlendorf & Steimle, 70188 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 30.06.1995
DE-Aktenzeichen 19523934
Offenlegungstag 09.01.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.01.1997
IPC-Hauptklasse G04B 37/02
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Uhr (1) mit einem Uhrgehäuse (2), das mit einem Schutzgas, bevorzugt Argon, gefüllt ist. Zusätzlich kann in das Uhrgehäuse (2) ein Trockenmittel (32) eingelagert sein. Über eine Bohrung (5) im Uhrgehäuse (2) wird der Innenraum mehrfach mit Schutzgas gespült und anschließend befüllt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Uhr mit einem Uhrgehäuse, das mit einem Gas gefüllt ist und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Die Uhrwerke von Uhren müssen zur Verminderung der inneren Reibung an den Lagerstellen geölt werden. Je nach Lagerstelle werden Öle mit verschiedenen Viskositäten und Additiven vorgeschrieben bzw. verwendet. Ziel ist, einen vollständig die Oberfläche der Werkstücke benetzenden Gleitfilm auszubilden, der möglichst lange stabil bleibt und seine chemisch-physikalischen Eigenschaften nicht verändert. Dies gilt ganz besonders für mechanische Uhren.

Neben der Schmierfähigkeit haben Öle noch eine weitere Aufgabe. Mit ihrem hohen elektrischen Widerstand schützen sie die Lagerstellen vor elektrochemischer Korrosion, denn Achsen und Lager sind aus Materialien unterschiedlicher Potentiale.

Heutzutage werden sehr hochwertige synthetische Schmiermittel verwendet, die ihre Schmierfähigkeit sehr lange behalten. Aber auch diese Schmiermittel unterliegen mit der Zeit einer Alterung. Typische Merkmale einer solchen Alterung sind: Ansteigen der Viskosität durch Polymerisation oder Verharzung der Schmiermittel, Abfallen der Grenzflächenspannung durch chemische Reaktion des Schmiermittels und Bildung von polaren bzw. oberflächenaktiven Molekülen, Ansteigen der Säurezahl, Nachweis gelöster Metallanteile, Nichtausbreitung der Schmierstoffe. Die mangelhafte Schmierung bzw. die zu hohe Viskosität führen direkt oder durch Beeinflussung anderer Bauteile des Uhrwerks zum Absinken der Amplitude der Unruh. Die Uhr läuft nach und bleibt schließlich stehen.

Es gibt verschiedene Faktoren, die die Alterung des Schmiermittels beschleunigen. Beim Zusammenbau der Uhr wird die Umgebungsatmosphäre in das Uhrgehäuse mit eingeschlossen. Die eingeschlossene Luft enthält unter anderem Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf. Dies ist vor allem bei wasserdichten Uhren problematisch, bei denen praktisch kein Austausch mit der Umgebungsatmosphäre stattfindet, so daß der Wasserdampf nicht entweichen kann. Temperaturunterschiede, die eine Mikrokondensation der Luftfeuchtigkeit im Uhrgehäuse verursachen sowie die Fähigkeit des Öles, mit Wasser eine Öl/Wasser-Emulsion zu bilden, führen zu einer Verringerung des Partialdrucks des Wasserdampfs im Uhrgehäuse, so daß über die nichtmetallischen Dichtungen weitere Luftfeuchtigkeit aufgenommen wird. Das kondensierte Wasser begünstigt die chemische Alterung der Schmiermittel, weil die entsprechenden chemischen Reaktionen beschleunigt werden. Auch die Körpertemperatur führt zu einer Beschleunigung der chemischen Alterung.

Ein weiteres Problem bei der Anwesenheit von Luft ist ihr hoher Sauerstoffanteil. Durch den Sauerstoff wird ebenfalls die chemische Alterung der Schmiermittel begünstigt.

Dazu kommt, daß ein Abrieb an den Lagerstellen nie ganz zu vermeiden ist. Dieser Abrieb und die frisch erzeugten Oberflächen der Reibepartner sind chemisch hoch reaktiv und zersetzen die Öle katalytisch. An den frischen Oberflächen wird auch die Korrosion durch Kontakt mit Sauerstoff und kondensierte Luftfeuchtigkeit beschleunigt. Das Wasser erhöht dabei die elektrische Leitfähigkeit der Öle. Durch die Potentialunterschiede der Lagereinheiten erhält die Ölstelle Elektrolytcharakter. Damit kommt es zur Kontaktkorrosion.

Die Korrosion, auf welchem Wege sie auch immer stattfindet, führt zur Steigerung von Abrieb und Reibung. Auch diese Prozesse führen neben der chemischen Alterung des Schmiermittels zum Absinken des Amplitudenwertes der Unruh, so daß die Uhr nachläuft und stehenbleibt.

Ziel einer Verbesserung der Schmierung ist es, die Alterung des Öls zeitlich aufzuschieben oder zu verhindern, so daß die Revisionsintervalle von heute 2 bis 6 Jahren wesentlich verlängert werden können. Könnte eine mechanische Uhr längere Zeit gelagert werden, ohne daß die Ölstelle verdichtet, wäre die Zeitspanne des optimalen Laufes einer Uhr von heute 1 bis 3 Jahren um ein mehrfaches erhöht. Bisher sind ausschließlich die Materialien der mechanischen Teile, deren Vorbehandlung und die Zusammensetzung der eingesetzten Schmierstoffe und Additive Gegenstand der Forschung. Im Gespräch sind extrem harte Materialien, wie Keramiken, diamantähnlicher Kohlenstoff und Nitride sowie neue Öle und Additive bis hin zur Feststoffschmierung. Dieser Ansatz ist sowohl von der Entwicklung als auch von der Fertigung sehr kostenintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Uhr der oben genannten Art bereitzustellen, bei der die Alterung der Schmiermittel zeitlich aufgeschoben ist, so daß Revisionsintervalle und optimale Laufzeit verlängert werden.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß das Uhrgehäuse mit einer Zufuhröffnung und einem Verschluß versehen ist und das Gas ein Schutzgas ist.

Bei dieser erfindungsgemäßen Uhr werden von vornherein weder Luftfeuchtigkeit noch reaktionsfreudige Bestandteile der Luft in das Uhrgehäuse mit eingeschlossen. Das Schutzgas ist im Gegensatz zu Luft reaktionsträge und geht unter normalen Bedingungen (Raumtemperatur, Atmosphärendruck usw.) keine chemischen Reaktionen ein. Die Alterung der Schmiermittel wird also durch die oben erläuterten Faktoren nicht beschleunigt. Die Lebensdauer der Schmiermittel und damit die Revisionsintervalle und die optimale Laufzeit sind verlängert.

Als Schutzgas können Stickstoff, ein Edelgas oder eine Mischung aus zwei oder mehreren dieser Stoffe dienen. Am besten geeignet ist Argon, weil es das reaktionsträgste unter den Edelgasen ist und nur eingeschränkt über die nichtmetallischen Dichtungen nach außen diffundieren kann. Außerdem ist es schwerer als Luft, so daß die Uhr relativ leicht zu füllen ist. Auch Stickstoff, Helium und Neon sind gut geeignet. Sie sind zwar leichter als Argon, haben aber ebenfalls ein eingeschränktes Diffusionsvermögen.

Aufgrund des großen Unterschieds der Partialdrücke des Schutzgases im Inneren der Uhr und in der Außenluft findet dennoch ein gewisser Gasaustausch in Form einer geringen Diffusion durch die nichtmetallischen Dichtungen statt. Dieser Gasaustausch endet erst mit dem Ausgleich von Innen- und Außenatmosphäre. Es ist also von besonderem Vorteil, eine weitere Maßnahme zur Trockenhaltung des Uhrgehäuses vorzusehen. Dies geschieht, indem ein Trockenmittel in das Uhrgehäuse eingelagert wird. Jede nachdiffundierende Feuchtigkeit wird von diesem Trockenmittel aufgesogen. Eine Mikrokondensation von Wasser findet nicht statt, und das Uhrgehäuse bleibt trocken. Dadurch wird die Alterung des Schmiermittels noch weiter hinausgezögert. Die geölten Lagerstellen bleiben länger im optimalen Zustand und erfahren nun eine regelrechte Konservierung. Es eignen sich alle gängigen Trockenmittel, wobei es besonders vorteilhaft ist, diese Trockenmittel wegen ihrer chemischen Reaktivität in eine Kapsel einzuschließen, die in das Uhrgehäuse eingesetzt wird. Man kann das Trockenmittel mit einer Indikatorsubstanz versetzen, die unter Einfluß von Feuchtigkeit die Farbe wechselt oder ein Trockenmittel wählen, das sich bei der Reaktion mit Wasser verfärbt. Ein Beispiel für die erste Substanzklasse sind mit Kobaltverbindungen imprägnierte Kieselgele (Blaugel); für die zweite Substanzklasse steht beispielhaft wasserfreies Kupfersulfat, CuSO&sub4;. Wenn man dann die Kapsel mit einem Sichtglas versieht, kann man die Sättigung des Trockenmittels an einer Farbveränderung rechtzeitig erkennen, die Kapsel auswechseln und damit frisches Trockenmittel zur Verfügung stellen. Zu diesem Zeitpunkt enthält die Uhr aber weder Luftfeuchte noch sind die Lagerstellen geschädigt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht auch darin, alle organischen Dichtungselemente aus einem Material vorzusehen, das eine verminderte Gasdurchlässigkeit aufweist. Beispiele für solche Materialien sind Nitrilkautschuke (NBR), Butylkautschuke (IIR) und Fluorelastomere auf der Basis von Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen- Copolymerisaten (Marke "Viton" der Fa. DuPont) bzw. Vulkanisate dieser Stoffe.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Herstellung einer erfindungsgemäßen Uhr gelingt mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 13 aufweist. Das Spülen der Uhr mit dem gewählten Schutzgas sorgt dafür, daß keine Luftmoleküle im Uhrgehäuse zurückbleiben. Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß man das Ausspülen bei leicht erhöhten Temperaturen vornimmt, bei denen die Luftmoleküle von den Oberflächen des Uhrgehäuses und der Uhrwerksteile abgelöst werden. Der apparative Aufwand kann dadurch verringert werden, daß man als Zufuhröffnung die Öffnung für das Trockenmittel verwendet und die Kapsel mit dem Trockenmittel gleichzeitig als Verschluß dient.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Uhr wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Uhr mit einer Zufuhröffnung für das Schutzgas;

Fig. 2 eine vergrößerte schematische Darstellung einer Kapsel mit Trockenmittel, die gleichzeitig als Verschluß für die Zufuhröffnung dient;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.

In Fig. 1 ist schematisch eine Uhr 1 mit einem Uhrgehäuse 2 dargestellt, von dem nur Teile der Lunette 3 und der Hörner 4der Bandhalterung für das Uhrarmband angedeutet sind. Die Lunette 3 ist mit einer Zufuhröffnung 5 für das Schutzgas mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen, die über ihre Ausgänge 6, 7 die äußere Umgebung mit dem Inneren des Uhrgehäuses 2 verbindet. Die Innenwand 8 der Zufuhröffnung 5 ist mit einer Auskleidung 9 versehen, die an ihrer zum Ende 6 gerichteten Seite 10 mit einem Innengewinde 11 versehen ist. An das Innengewinde 11 schließt sich eine Hinterschneidung 12 an, in die ein Dichtungsring 13 aus Nitrilkautschuk (NBR) eingelegt ist. Die Zuführöffnung 6 wird mit einer Schraube 14 verschlossen, die an ihrem Schaft 15 ein Außengewinde 16 trägt, das in das Innengewinde 11 eindrehbar ist. Der Kopf 17 der Schraube 14 ist mit einem Schlitz 18 versehen, so daß die Schraube 14 mit einem Schraubenzieher ein- bzw. ausgedreht werden kann.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schraube, die gleichzeitig eine Kapsel 21 zur Lagerung eines Trockenmittels 32 darstellt. Die Kapsel 21 ist im wesentlichen zylinderförmig mit einer Durchgangsbohrung 22.

Die Kapsel weist an ihrem zum Uhrgehäuse 2 gerichteten Ende 23 ein Außengewinde 24 auf, das in einer Hinterschneidung 25 angebracht ist, die mit der Hinterschneidung 12 der Auskleidung 9 zur Aufnahme des Dichtungsrings 26 korrespondiert. Die Kapsel 21 weist ferner an ihrer Innenwand 27, zum Ende 23 hin gerichtet und etwa halb so lang wie das Außengewinde 24, eine weitere Hinterschneidung 28auf, so daß ein überstehendes Ende 29 entsteht. In die Durchgangsbohrung 22 der Kapsel 21 ist als Trockenmittel 32 wasserfreies Kupfersulfat CUSO&sub4; eingefüllt. Die Kapsel 21 ist an ihrem Ende 23 mit einer an der Wand 30 der Hinterschneidung 28 anliegenden halbdurchlässigen Membran 31 verschlossen, die für Wassermoleküle durchlässig, für das wasserfreie und wasserhaltige Kupfersulfat jedoch undurchlässig ist. An ihrem zur Außenseite gerichteten Ende 33 wird die Kapsel 21 durch ein Sichtglas 34 verschlossen, das in einer Dichtung 35 aus Nitrilkautschuk (NBR) sitzt. Das Sichtglas 34 sitzt an der Wand 37 einer weiteren Hinterschneidung 36 in der Kapsel 21, die größer ist als die Dicke des Sichtglases. Dadurch entsteht ein überstehendes Ende 38, das ebenfalls mit einem Schlitz 39 für einen Schraubenzieher versehen ist.

Die Auskleidung 9 der Zufuhröffnung 5 kann, wie in Fig. 2 gezeigt, auf ihrer dem Ende 7 zugewandten Seite eine Kammer 41 auf in Form eines Hohlzylinders mit einer Wand 42 und Böden 43, 44 aufweisen. In diesen Böden 43, 44 sind fluchtende Öffnungen 45, 46 vorgesehen. Die Wand 42 der Kammer 41 hat an ihrer dem Ende 6 der Zufuhröffnung 5 zugewandten Seite eine Hinterschneidung 47. In diese Hinterschneidung 47 greift das überstehende Ende 29 der Kapsel 21 vollständig ein.

Die Kammer 41 dient als Kondensationsraum für evtl. eingedrungenes Wasser; sie soll vermeiden, daß sich Wasser direkt auf der halbdurchlässigen Membran 31 niederschlägt. Es ist natürlich auch denkbar, die Kammer 41 wegzulassen, was den Vorteil hat, daß die Zufuhröffnung 5 für das Schutzgas erhalten bleibt.

In Fig. 3 ist schematisch eine Apparatur für das Befüllen der erfindungsgemäßen Uhr mit dem Schutzgas, in diesem Falle Argon, dargestellt. In das Innengewinde 11 der Auskleidung 9 der Zufuhröffnung 5 ist ein Verbindungsstück 51 eingeschraubt, das an seinem einen Ende ein Außengewinde 52 trägt. An diesem Verbindungsstück sitzt ein weiteres Verbindungselement, in diesem Fall ein Schlauch 53. An diesen Schlauch 53 ist ein T-Stück 54 angeschlossen, dessen Abzweigung 55 in Richtung des Pfeils A an eine mit Argon gefüllte Stahlflasche angeschlossen ist. Das der Zufuhröffnung 5 gegenüberliegende Ende 56 des T-Stücks 54 ist über einen weiteren Schlauch 57 in Richtung des Pfeils B an eine Vakuumpumpe angeschlossen. Im Schlauch 57 sitzt ein Hahn 58, mit dem die Verbindung zur Vakuumpumpe geöffnet und geschlossen werden kann. In ähnlicher Weise ist zwischen der Abzweigung 55 des T-Stücks 54 und der Argonflasche ein Hahn 59 vorgesehen.

Zum Füllen der Uhr 1 wird die ganze Vorrichtung auf ca. 50°C erhitzt. Der Hahn 59 ist geschlossen und der Hahn 58geöffnet. Mit Hilfe der Vakuumpumpe wird das Uhrgehäuse 2 evakuiert. Anschließend wird der Hahn 58 geschlossen, der Hahn 59 geöffnet und das evakuierte Uhrgehäuse 2 mit Argon gefüllt. Dieser Vorgang wird mindestens zweimal wiederholt. Der letzte Schritt ist immer das Füllen mit Argon. Zum Schluß wird das Verbindungsstück 51 aus der Zufuhröffnung 5 ausgeschraubt und durch eine Schraube 14 bzw. eine Kapsel 21 ersetzt. Das kann, wenn man Argon als Schutzgas verwendet, ohne besondere Vorkehrungen geschehen, weil Argon schwerer als Luft ist. Man muß nur schnell genug arbeiten, bevor die Diffusion von Argon in die Umgebung bzw. von Luft ins Uhrgehäuse 2 einsetzt.

Wenn man auf Nummer sicher gehen will oder wenn man mit einem leichteren Schutzgas, z. B. Stickstoff, Helium oder Neon arbeitet, kann man auch ein das Verbindungsstück 51 ersetzendes Verbindungselement an der Lunette 3 befestigen und nach dem Spülen und Füllen mit dem Schutzgas lediglich den Schlauch 56 entfernen, so daß man durch das T-Stück 54 und die Verbindungselemente hindurch mit einem Schraubenzieher die Schraube 14 bzw. die Kapsel 21 festschrauben kann.

Bezugszeichenliste

1 Uhr

2 Uhrgehäuse

3 Lunette

4 Hörner zur Bandhalterung

5 Zufuhröffnung

6, 7 Ausgänge

8 Innenwand von 5

9 Auskleidung

10 Seite von 9

11 Innengewinde

12 Hinterschneidung

13 Dichtungsring

14 Schraube

15 Schaft von 14

16 Außengewinde

17 Kopf von 14

18 Schlitz

21 Kapsel

22 Durchgangsbohrung

23 Ende von 21 nach innen

24 Außengewinde

25 Hinterschneidung

26 Dichtungsring

27 Innenwand

28 Hinterschneidung

29 überstehendes Ende

30 Wand von 28

31 Membran

32 Trockenmittel

33 Ende von 21 nach außen

34 Sichtglas

35 Dichtung

36 Hinterschneidung

37 Wand

38 überstehendes Ende

39 Schlitz

41 Kammer

42 Wand von 41

43, 44 Boden von 41

45 Öffnung in 43

46 Öffnung in 44

47 Hinterschneidung in 42

51 Verbindungsstück

52 Außengewinde von 51

53 Schlauch

54 T-Stück

55 Abzweigung von 54

56 Ende von 54

57 Schlauch

58, 59 Hahn


Anspruch[de]
  1. 1. Uhr mit einem Uhrgehäuse (2), das mit einem Gas gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Uhrgehäuse (2) mit einer Zufuhröffnung (5) und einem Verschluß (14, 21) versehen ist und das Gas ein Schutzgas ist.
  2. 2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas Stickstoff, ein Edelgas oder eine Mischung aus zwei oder mehreren dieser Stoffe ist.
  3. 3. Uhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas Argon ist.
  4. 4. Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Uhrgehäuse (2) ein Trockenmittel (32) eingelagert ist.
  5. 5. Uhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trockenmittel (32) in einer Kapsel (21) eingeschlossen ist.
  6. 6. Uhr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Kapsel (21) eine Kammer (22) angeordnet ist.
  7. 7. Uhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (22) in der Bohrung (5) angeordnet ist.
  8. 8. Uhr nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trockenmittel (32) mit einem Feuchtigkeitsindikator imprägniert ist oder unter Einfluß von Feuchtigkeit seine Farbe ändert.
  9. 9. Uhr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (21) mit einem Sichtglas (34) ausgestattet ist.
  10. 10. Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (14) und/oder die Kapsel (21) mit einer Dichtung (13, 26) aus gasdichtem Material versehen ist.
  11. 11. Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Uhrgehäuse (2) wasserdicht ist.
  12. 12. Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine mechanische Uhr mit Handaufzug, Automatikaufzug oder Analog- Quarzwerk handelt.
  13. 13. Verfahren zur Herstellung einer Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    1. (a) Evakuieren des Uhrgehäuses (2)
    2. (b) Füllen mit einem Schutzgas
    3. (c) Wiederholen der Verfahrensschritte (a) und (b)
    4. (d) Verschließen der Bohrung (5) mit dem Verschluß (14, 21).
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzgas Stickstoff, ein Edelgas oder eine Mischung aus zwei oder mehreren dieser Stoffe verwendet wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzgas Argon verwendet wird.
  16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt (a) bei einer Temperatur von 45 bis 60°C vorgenommen wird.
  17. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt (d) unter Schutzgasatmosphäre vorgenommen wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com