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Bimetallscheibe und Mehrscheibenelement
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auf dieser Linie erzielte Federkraft. Bei den bekannten Bimetallscheiben der eingangs angegebenen Art bleiben die Umfangskanten bei jeder Belastung auf gleicher Länge oder gleichem Umfangsbereich kraftschlüssig. Diese Wirkungsweise der bekannten Bimetallscheiben wird von der Erfindung verlassen.
Die geschilderte Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die gesamte Umfangskante von der Kreisform abweichend mit kontinuierlich sich änderndem Abstand von der Scheibenmitte durchgehend gleichsinnig gekrümmt ist. Durch eine solche Ausbildung der Bimetallscheibe wird erreicht, dass die Umfangskante der Bimetallscheiben bei zunehmender Belastung um eine soviel grössere
Umfangslänge kraftschlüssig wird, dass die dadurch bewirkte Änderung der Federkraft über dem
Federweg (oder der Temperatur) der vorbestimmten Kurve entspricht. Je nach Gestaltung des
Umfangskantenverlaufes kann daher jede beliebige Kurvenkrümmung der Federkennlinie erzielt werden, u. zw. kontinuierlich ohne Knickstellen.
Dabei ist ein Mass für die Federkraft die Länge zwischen
Scheibenmitte oder dem Rand einer mittleren Bohrung und dem Punkt der Umfangskante, der bei einer gegebenen Belastung kraftschlüssig geworden ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung bei einer Verwendung in Mehrscheibenelementen ist die Bimetallscheibe in einer mittleren Bohrung verdrehungssicher gehalten und geführt. Dabei kann die
Verdrehungssicherung durch gegenseitige Profilgebung der mittleren Bohrung und des in diese Bohrung eingeführten Tragteiles erzielt sein. Es wird dadurch bei einer Verwendung in Mehrscheibenelementen eine besonders einfache gegenseitige Festlegung der Bimetallscheiben gegeneinander erreicht.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Auflagefläche für die Umfangskanteeben. Dadurch wird eine exakte Bestimmung des Kennlinienverlaufes ermöglicht. Die Auflagefläche besteht zweckmässig aus einem Werkstoff mit besonders guten Gleiteigenschaften. Dadurch lassen sich die
Reibungsverluste, insbesondere eines Mehrscheibenelementes, weitgehend verringern und die Genauigkeit des Kennlinienverlaufes erhöhen.
Eine Bimetallscheibe gemäss der Erfindung eignet sich ganz besonders für die Anwendung bei Dampfwasserableitern, bei denen zur Ventilbetätigung Bimetallscheiben verwendet werden.
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 die Draufsicht auf eine Bimetallscheibe nach der Erfindung, Fig. 2 die Kurvendarstellung mehrerer Kennlinien aus Federkraft und Federweg bzw. der Temperatur, Fig. 3 als Ausführungsbeispiel die Seitenansicht eines Mehrscheibenelementes bei erhöhter Temperatur und ohne mechanische Belastung, Fig. 4 das Mehrscheibenelement gemäss Fig. 3 in etwa zur Hälfte zusammengedrücktem Zustand, Fig. 5 eine Schnittansicht gemäss A-B in Fig. 4, Fig. 6 ein Mehrscheibenelement mit ebenen Zwischenscheiben als weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 7 die Schnittansicht gemäss C-D in Fig. 6.
In Fig. 1 ist die Bimetallscheibe-l-nach der Erfindung in Draufsicht dargestellt. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Verlauf der Umfangskante der Bimetallscheibe-l-von der Kreisform abweichend geformt. Bei einer Durchbiegung der Scheiben und sich ändernder Belastung wird durch die dargestellte Krümmung der Umfangskante erreicht, dass bei jedem Belastungs-oder Erwärmungszustand ein grösserer oder kleinerer Abschnitt der Umfangskante auf der jeweiligen Auflage kraftschlüssig wird. In Fig. 2 zeigt die Kurve--a--die experimentell bei der Untersuchung einer Bimetallscheibe gemäss Fig. 1 ermittelte Kennlinie aus Federkraft und Federweg bzw. Temperatur. Wie zu erkennen ist, ergibt sich eine resultierende Kennlinie, die kontinuierlich gekrümmt ist und z. B. der Sattdampfkurve entsprechen kann.
Zum Vergleich zeigt die Fig. 2 die Kennlinie-b-einer Bimetallscheibe der gleichen Bimetallsorte, der gleichen Dicke und mit dem gleichen Durchmesser, die einen kreisförmigen Verlauf der Umfangskante aufweist. Es ergibt sich eine Gerade. Die Kurve--c--zeigt die Kennlinie einer progressiv wirkenden kombinierten Bimetallscheibensäule, bei der unterschiedliche Bimetallscheiben oder BimetaÌ1scheibenpakete stufenweise kraftschlüssig werden. Die praktisch beliebige Annäherung der mit der Bimetallscheibe nach der Erfindung erzeugten Kennlinie-a-an eine nicht lineare, kontinuierlich gekrümmte Kurve wird aus Fig. 2 klar ersichtlich.
Wenn der Federweg eines Bimetallelementes vergrössert werden soll, ohne dass der Kennlinienverlauf geändert wird, werden mehrere Bimetallscheiben wechselsinnig zu einem Mehrscheibenelement aufeinandergeschichtet. Die Fig. 3 bis 5 zeigen ein solches Mehrscheibenelement. Ein Vergleich der Fig. 3 und 4 zeigt, dass bei warmem Element und ohne mechanische Belastung des Elementes gemäss Fig. 3 die Scheiben weit auseinandergewölbt sind und nur ein ganz geringer Abschnitt der gegeneinandergekehrten Umfangskanten von Scheibenpaaren kraftschlüssig ist, während im halb zusammengedrückten Zustand gemäss Fig. 3 sich die gegeneinandergekehrten Umfangskanten auf einem wesentlich grösseren Abschnitt gegeneinander abstützen. In Fig. 3 stützen sich die Bimetallscheiben an der Stelle der Umfangskante ab, die am weitesten vom Mittelpunkt entfernt ist.
Bei dem Mehrscheibenelement gemäss Fig. 3 und 4 ist es erforderlich, dass die Umfangskanten der
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aufeinandergeschichteten Bimetallseheiben-l-einander decken. Daher sind gemäss Fig. 5 die Bimetallscheiben in ihrer mittleren Bohrung --2-- durch gegenseitige Profilgebung dieser Bohrung und des in diese Bohrung eingeführten Tragteiles --3-- verdrehungssicher gehalten und geführt.
Fig. 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist zwischen aufeinanderfolgenden Bimetallscheiben eine ebene Zwischenscheibe --4-- eingeschaltet, die zweckmässig aus einem Werkstoff mit besonders guten Gleiteigenschaften besteht. Bei diesem Mehrscheibenelement können auch ungerade Anzahlen von Bimetallscheiben verwendet werden, deren Umfangskantenverlauf ferner entweder beliebig ist oder in bestimmter Weise gegeneinander angeordnet werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mit ihrer Umfangskante sich auf einer Auflagefläche abstützende und gegen eine zweite, gegenüberliegende Auflagefläche gespannte Bimetallscheibe mit Umfangsabschnitten unterschiedlichen
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Umfangskante von der Kreisform abweichend mit kontinuierlich sich änderndem Abstand von der Scheibenmitte durchgehend gleichsinnig gekrümmt ist.