CH131134A - Thermostatic element. - Google Patents

Thermostatic element.

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CH131134A
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manganese
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Company Westingh Manufacturing
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Westinghouse Electric Corp
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Description

  

  Élément     thermostatique.       Cette invention concerne un élément     ther-          inostatique    comprenant des parties en mé  taux de coefficients de dilatation différents.  



  11 est bien connu que le fer pur; lors  qu'il est chauffé, passe par un point de trans  formation à approximativement 900   C et  qu'après .un chauffage ultérieur il passe par  un second point de transformation à environ  1400   C. La structure du fer en dessous de  900   C est communément connue comme  structure alpha-cristalline. Entre 900   C et  1400   C, la structure cristalline du fer pur  est connue comme     austenite    ou fer gamma,  et au-dessus de 1400          C, la structure cris  talline- change. en celle -connue comme fer  delta.

     Lorsqu'il est chauffé, le fer pur se dilate  uniformément jusqu'à 900   C et a un coeffi  cient de dilatation     thermique        d'approximati-          vement        12X10-1    cm par degré centigrade  et entre 900   C et 1400  C, ou entre son  premier et     _aou    second point de transforma-         tion,    il se dilate uniformément, mais dans  une mesure beaucoup plus élevée, le coeffi  cient de dilatation étant environ de       20X10-1    cm par degré centigrade. Au-dessus  de 1400   C le fer pur se dilate dans une  mesure plus faible que le fer ayant une struc  ture     austenitique.     



  L'invention présente la particularité que  le métal à coefficient de dilatation le plus  élevé est un alliage contenant du fer et du  manganèse. Un pareil alliage possède prati  quement la même caractéristique de dilata  tion au chauffage que le fer ayant une struc  ture cristalline     d'austenite    sur une étendue  de température de     +    150   C à     -j-    500   C.  Cet alliage est réversible dans ses caracté  ristiques thermiques sur cette étendue de  température; c'est-à-dire qu'il suit la même  courbe de dilatation au chauffage qu'au re  froidissement.

   Entre 100   C et environ  125     Q    C, l'alliage fer-manganèse a un coeffi  cient de dilatation thermique qui ne diffère      pas de façon appréciable de celui d'un alliage       fer-nickel,    mais au-dessus de 125 0 C, l'alliage  fer-manganèse a un coefficient de dilatation  thermique beaucoup plus élevé. L'alliage     fer-          manganèse    assemblé avec. un alliage ayant  un coefficient de dilatation relativement bas  pour former un élément bimétallique, est très  utile dans des éléments thermostatiques comme  on le décrira plus loin.  



  Une addition de nickel, ou de tout autre  élément d'alliage ayant le même     effet,    à  l'alliage à     coefficient    de dilatation thermique  le plus élevé peut également être employée  pour élever la transformation de gamma en  delta au-dessus de la susdite étendue de  température. Comme le manganèse n'est  pas d'un prix si élevé que le nickel, il est  désirable d'employer du manganèse comme  élément d'alliage prédominant en tant que  les autres caractéristiques de l'alliage le per  mettent. On a trouvé qu'avec 10 0% de nickel  on obtient la caractéristique de dilatation  élevée de     l'austenite    ou du fer gamma sur  une étendue de température entre au moins  -100<B>0</B> C et     -f-    400 0 C.  



  L'alliage à coefficient de dilatation ther  mique le plus élevé contenant du fer, du  manganèse et du nickel peut contenir jus  qu'à environ 15 % de manganèse, et on dé  crira plus loin des exemples ayant moins de  8     %        et        entre    8     et        15        %        de        nickel.     



  La     fig.    1 du dessin annexé montre les  courbes de dilatation thermique de deux al  liages de fer, dont l'un contient du fer et du  manganèse, et d'un élément bimétallique com  prenant ces alliages.  



  La     fig.    2 ',montre les caractéristiques de  dilatation thermique d'un alliage de fer  contenant du," manganèse et 8 -15 % de  nickel et d'un second alliage de fer conte  nant du nickel, représentées     diagrammatique-          ment    au moyen de courbes, et également la       différence    de dilatation entre ces deux al  liages qui est une mesure de la déviation ou  déflexion à toute température qui puisse être  obtenue lorsque ces alliages sont assemblés  dans une bande bimétallique.

      La     fig.    3 montre les caractéristiques de  dilatation thermique d'un alliage     fer-man-          ganèse-nickel    avec moins de 80/0 de manga  nèse, puis d'un alliage fer-nickel et ensuite  la différence de dilatation entre ces deux  alliages.  



  La     fig.    4 montre les caractéristiques de  dilatation thermique d'un autre alliage     fer-          nickel-manganèse    avec moins de 8 % de man  ganèse, puis d'un alliage fer-nickel et ensuite  la différence de dilatation entre ces deux  alliages.  



  Dans les diagrammes du dessin, l'or  donnée représente la dilatation en millièmes  par unité de longueur et l'abscisse représente  la température en degrés centigrades.   A la     fig.    1, la courbe de dilatation ther  mique désignée par 11 représente la carac  téristique de dilatation d'un alliage contenant  du fer, du manganèse et un faible pourcen  tage de carbone. La courbe désignée par 12  représente les caractéristiques de dilatation  thermique d'un alliage fer-nickel formant un  élément bimétallique avec l'alliage représenté  par la courbe 11.

   La courbe 13 indiquée  par une ligne pointillée représente la diffé  rence de dilatation entre les alliages des  courbes 11 et 12, à laquelle la déviation ou  déflexion d'un élément bimétallique composé  de ces alliages est directement proportionnelle  dans des conditions appropriées.  



  L'alliage représenté par la courbe 11 a  un coefficient de dilatation thermique très  élevé entre 100 0 C et 500 0 C. Entre 100 0 C  et - 150 0 C le coefficient de dilatation di  minue et se rapproche du coefficient de dila  tation thermique de l'alliage représenté par  la courbe 12. On notera qu'entre - 150 0 C  et     -r    100 0 C la différence dans les ordonnées  des courbes 11 et 12 est sensiblement zéro  comme indiqué par la courbe 13. De<B>100'</B> C  à 400 0 C, la     différence    de dilatation des al  liages des courbes 11 et 12 est très marquée  et d'un caractère uniforme. L'élément bi  métallique dont les caractéristiques sont re  présentées par la courbe 13 conserve sa dé  formation à une température d'environ 500 0 C.

        La caractéristique thermique de l'alliage  représenté par la courbe 11 peut être changée  en modifiant la teneur en manganèse entre  les limites de sensiblement 15     O/o    et<B>30</B>     11/o     et par des additions modérées d'autres sub  stances d'alliage. L'alliage représenté par  la courbe 12 peut être un alliage     fer-nickel     ayant tout coefficient de dilatation thermique  désiré qui soit applicable pour l'emploi avec       l'alliage.    fer-manganèse.  



       Un    élément bimétallique comprenant une  partie en un alliage     fer-nickel    à 45 % et  une partie en un alliage de fer contenant       23        %        de        manganèse        et        0,1        %        de        carbone        est     très sensible à des changements de tempéra  ture entre les températures de sensiblement  150 o C à 400 o C. Entre 150 o C et -150 o C,  cet élément bimétallique a pour des buts  pratiques une dilatation zéro.

   Par conséquent,  il n'est pas sujet à des efforts mécaniques  élevés dans cette étendue de température.  



  On comprend que la teneur en nickel de  l'alliage représenté par la courbe 12 peut  être changée suivant la quantité de manga  nèse ou autre substance d'alliage additionnelle  dans l'alliage représenté par la courbe 11 en  vue de réaliser un élément bimétallique pour  des dispositifs thermostatiques qui soit appli  cable sur une étendue de température rela  tivement grande dans laquelle il doit être  capable de réagir, et qui n'obéisse pratique  ment pas à des températures qui ne sont pas  comprises dans l'étendue de travail désirée.  



  A la     fig.    2, la courbe 11 représente les  caractéristiques de dilatation thermique d'un  alliage de fer contenant approximativement  des parties égales de manganèse et de nickel.  La courbe 12 représente la caractéristique de  dilatation thermique d'un alliage de fer  à dilatation relativement faible qui contient  approximativement     _    38  /o de nickel, et la  courbe 13 représente la caractéristique de la  déviation par effet thermique d'un élément  bimétallique composé des alliages     representés     par les courbes 11 et 12. Les ordonnées de  la courbe 13 sont obtenues en soustrayant  les ordonnées de la courbe 12 des ordonnées  correspondantes de la courbe 11.

      On notera que la courbe 11 et concave  de - 150 à approximativement -<B>751</B> C, et  de - 75 o     C    à     +    450 o     C    la courbe est pra  tiquement une ligne droite, dont la régula  rité indique que l'alliage composé de fer,  manganèse et nickel se dilate pratiquement  uniformément dans l'étendue de température  de -- 75 o C à     -[-450    o C.  



  La courbe 12 représente approximative  ment     titi    alliage de fer-nickel à 38      /o    qui  coopère avec l'alliage représenté par la     courbe     11 et il est à noter que la caractéristique de  dilatation de l'alliage fer-nickel et pratique  ment uniforme entre -100 o C à     -r    250 o C.  



  La caractéristique de dilatation thermique  d'un Bimétal composé des alliages représen  tés par les courbes 11 et 12 est représentée  en particulier par la     courbe    13. On notera  qu'un Bimétal composé de ces alliages a     une     déviation ou déflexion pratiquement uniforme  à partir de - 75 o C jusqu'à pratiquement  250<B>OC.</B> A des températures plus élevées  que     300'    C, la déviation du Bimétal aura  lieu dans une mesure plus petite qu'entre  -100 o C et 300 o C, la courbe se rapprochant  de l'horizontale, ce qui indique que la dévia  tion diminue avec une augmentation ul  térieure de la température.  



  L'étendue de température pour une carac  téristique uniforme du coefficient de dévia  tion thermique entre 0 o C et 250 o C peut  être agrandie à des températures plus élevées  que 250<B>OC.</B> Ainsi, un     Bimétal    composé de  l'alliage de la courbe 11 et d'un alliage ayant  une teneur en nickel plus élevée que l'alliage  de la courbe 12 aura une caractéristique de       déviation    rectiligne à partir de -100o C jus  qu'à une température plus élevée que     -r300    o C,  ce qui dépend de l'augmentation en nickel  de l'alliage correspondant à la courbe 12.  



  Il est désirable que la teneur en nickel  ajoutée à deux fois et demi la teneur en       manganèse        ne        soit        pas        inférieure    à     30%        de     l'alliage total. Le nickel et le manganèse  peuvent être présents en quantités plus gran  des, pourvu que les caractéristiques ther  miques générales de l'alliage représenté par  la courbe 11 ne s'en écarte pas sensiblement.

        Un alliage de fer - du caractère     considéré,          contenant        10        %        de        manganèse        et        10        %        de     nickel obéit particulièrement bien à des chan  gements de température et a une caracté  ristique de dilatation thermique uniforme.  



  L'étendue de la déformation thermique du  Bimétal suivant la fis. 2 peut être amenée  à varier en augmentant ou en     diminuant    la  teneur en nickel de l'alliage fer-nickel. Les  caractéristiques de dilatation thermique du  Bimétal peuvent également être variées sui  vant l'application à laquelle celui-ci est des  tiné en faisant varier la teneur en manga  nèse ou eu nickel ou les deux dans l'alliage       fer-nickel-manganèse    et la teneur en nickel  dans l'alliage     fer-nickel.     



  A la fis. 3, la courbe 11 représente les  caractéristiques de dilatation thermique d'un  alliage de fer à dilatation élevée contenant       du        nickel        et        moins        de    8     %        de        manganèse,     et la courbe 12 représente les caractéristiques  de dilatation thermique d'un alliage     fer-nickel     à 420 % à dilatation relativement faible. La  courbe<B>13</B> représente la caractéristique de  déviation thermique d'une bande bimétallique  composée des alliages représentés par ces  courbes I1 et 12.  



  Dans la fis. 4, la courbe 14 représente la  caractéristique de dilatation thermique d'un  alliage de fer à dilatation élevée contenant  du nickel et du manganèse en différentes  proportions en comparaison de l'alliage re  présenté par la courbe 11. La courbe 15 re  présente les caractéristiques de dilatation  thermique d'un alliage     fer-nickel    à 42 0/0, et  la courbe 16 montre la caractéristique ther  mique d'une bande bimétallique établie par  des pièces assemblées de ces alliages repré  sentés par les courbes 14 et 15.  



  La dilatation de l'alliage représenté par  la courbe 11 de la fis. 3 augmente gra  duellement de 00 C jusqu'à approximative  ment 100   C, mais à partir de 100   C jus  qu'à des températures plus élevées - que  4000 C, sa dilatation se produit dans urne  mesure plus élevée et est sensiblement- uni  forme.    La dilatation de l'alliage -représenté par  la courbe 12 est sensiblement uniforme de  0   à 300 0 C, mais à des températures     au-          dessus    de<B>3000</B> C, la dilatation augmente  très rapidement.

   La courbe 13 montre la  déformation     d'un    Bimétal     composé    des al  liages des courbes 11 et 12 et on notera qu'à  partir de 0 0 C jusqu'à environ 100 0 C, sa  déformation n'est pas appréciable, mais à  partir de 100 0 C jusqu'à environ 350 0 C, la       déformation    est tout à fait uniforme et se  produit dans une mesure très rapide.

   Le  coefficient de déformation thermique     entre     ces dernières températures est relativement  élevé, et en effet il est supérieur aux carac  téristiques de déformation d'un Bimétal     coin-          posé    de métal     monel    et d'un acier     nickel.     L'alliage correspondant à la courbe 13 est  en particulier utile pour des températures  entre 150 0 C et 350 0 C. Au-dessous de<B>150'</B> C,  la déformation n'est pas si grande et, par  conséquent, lorsque le     dispositif    n'est pas en  action, les efforts dans le métal sont consi  dérablement réduits, de façon que sa     dura-          bilité    se trouve prolongée.  



  A la fis. 4, l'alliage fer.     nickel-manganèse     représenté par la courbe 14     diffère    en teneur  de manganèse-nickel de l'alliage représenté  par la courbe 11 de la fis. 3. Il est à noter  qu'entre 0 0 C et 200 0 C la dilatation de ce  métal ne     diffère    pas de façon appréciable de  la dilatation de l'alliage acier-nickel à 42  %.  Ceci se voit en particulier dans la courbe 16  en ce     sens    que la partie de celle-ci entre  0 0 C et 200   est sensiblement droite et est  située un peu au-dessous de la ligue de dila  tation zéro. En     effet,    le Bimétal a la cour  bure de sa courbe légèrement inversée entre  ces températures.

   A partir de 200 0 C jusqu'à  400 0 C, le Bimétal se déforme dans une me  sure relativement élevée. Son coefficient de  dilatation thermique est particulièrement élevé  entre ces températures:  La     teneur    en nickel des alliages caracté  risés par: -les courbes I1 et 14 peut varier       pratiquement        entre        les        limites        de        15        %        et     40 0/0, et la     teneur    en manganèse peut varier  pratiquement.

   entre-les limites     de.        10/a.    et 8      /o_         ta teneur en nickel des alliages     reprà-          sentés    par les courbes 12 et 15 peut varier       entre        les        limites        pratiques        de        38         /o        et        45        %.     



       Un    Bimétal composé des alliages repré  senté par les courbes 14 et 15 et particu  lièrement utile entre 200 0 C et     .100   <B>OC,</B> atten  du que c'est là son étendue la plus sensible  à des changements de température. Lorsque  ce Bimétal se refroidit au-dessous de 200 0 C,  les coefficients de dilatation thermique des  deux métaux sont sensiblement égaux, ré  duisant par là les efforts entre eux au-dessous  de cette température. La teneur en     manga-          nèse-nickel    de l'alliage à dilatation élevée  peut varier en concordance avec l'étendue de       température    à laquelle un     birnétal,    dans le  quel il forme un des éléments coopérants,  doit être soumis.

   Comme la déviation ou  déflexion d'un Bimétal correspondant à la  courbe 13 est très faible à 150 0 C, les efforts  qui sont directement proportionnels à la dé  viation, sont relativement petits et sensible  ment nuls pour des buts pratiques. Ce phé  nomène est désirable parce qu'il réduit les       efforts    à des températures relativement éle  vées et permet d'employer le Bimétal à ces       températures    sans sacrifice de sensibilité.  



  Bien que les courbes de caractéristique  de dilatation thermique de l'élément à dila  tation inférieure soient données comme se  référant à un alliage de fer contenant du  nickel, l'invention n'est pas limitée a l'em  ploi de cet alliage, étant donné qu'on peut  employer     d'autres    alliages ayant un coeffi  cient de dilatation thermique bas. Cependant  la teneur en nickel de l'alliage mentionné  ci-dessus peut dans certains cas être sen  siblement inférieure à 45     0/u    de l'alliage total.  



       Un    Bimétal préféré de la caractéristique  donnée par les courbes des     fig.    3 et 4 est  composé dune partie en un alliage de fer       contenant        38        %        de        nickel        et        4,6        %        de        man-          ganèse,

      et     d'une    partie coopérante en un     al-          liage        de        fer        contenant        sensiblement        42        %        de     nickel et est très utile dans l'étendue de  température entre 200 0 C et 400 0 C. A par  tir de 0 0 C à 200 0 C, ce Bimétal présente    pour des buts pratiques un coefficient de  déviation ou de fléchissement thermique égal  à zéro.



  Thermostatic element. This invention relates to a thermostatic element comprising metal parts of different coefficients of expansion.



  It is well known that pure iron; when heated, passes through a transformation point at approximately 900 C and after further heating it passes through a second transformation point at approximately 1400 C. The structure of iron below 900 C is commonly known as an alpha-crystal structure. Between 900 C and 1400 C, the crystal structure of pure iron is known as austenite or gamma iron, and above 1400 C, the crystal structure changes. in that - known as delta iron.

     When heated, pure iron expands uniformly up to 900 C and has a coeffi cient of thermal expansion of approximately 12X10-1 cm per degree centigrade and between 900 C and 1400 C, or between its prime and At the second point of transformation, it expands uniformly, but to a much greater extent, the coefficient of expansion being about 20X10-1 cm per degree centigrade. Above 1400 C pure iron expands to a lesser extent than iron having an austenitic structure.



  The invention has the particular feature that the metal with the highest coefficient of expansion is an alloy containing iron and manganese. Such an alloy has practically the same heating expansion characteristic as iron having a crystalline austenite structure over a temperature range of + 150 C to -j- 500 C. This alloy is reversible in its thermal characteristics. over this temperature range; that is to say, it follows the same expansion curve on heating as on re-cooling.

   Between 100 C and about 125 QC, the iron-manganese alloy has a coefficient of thermal expansion which does not differ appreciably from that of an iron-nickel alloy, but above 125 0 C, the alloy iron-manganese has a much higher coefficient of thermal expansion. The iron-manganese alloy assembled with. an alloy having a relatively low coefficient of expansion to form a bimetallic element is very useful in thermostatic elements as will be described later.



  Addition of nickel, or any other alloying element having the same effect, to the alloy with the highest coefficient of thermal expansion can also be employed to raise the gamma-delta transformation above the above range of temperature. Since manganese is not as expensive as nickel, it is desirable to employ manganese as the predominant alloying element as the other characteristics of the alloy permit. It has been found that with 10 0% nickel the high expansion characteristic of austenite or gamma iron is obtained over a temperature range between at least -100 <B> 0 </B> C and -f- 400 0 C.



  The highest thermal expansion coefficient alloy containing iron, manganese and nickel may contain up to about 15% manganese, and examples of less than 8% and between 8 and 8 will be described below. 15% nickel.



  Fig. 1 of the accompanying drawing shows the thermal expansion curves of two iron alloys, one of which contains iron and manganese, and of a bimetallic element comprising these alloys.



  Fig. 2 ', shows the thermal expansion characteristics of an iron alloy containing manganese and 8 -15% nickel and a second iron alloy containing nickel, shown diagrammatically by means of curves, and also the difference in expansion between these two alloys which is a measure of the deviation or deflection at any temperature which can be obtained when these alloys are assembled in a bimetallic strip.

      Fig. 3 shows the thermal expansion characteristics of an iron-manganese-nickel alloy with less than 80% manganese, then of an iron-nickel alloy and then the difference in expansion between these two alloys.



  Fig. 4 shows the thermal expansion characteristics of another iron-nickel-manganese alloy with less than 8% manganese, then of an iron-nickel alloy and then the difference in expansion between these two alloys.



  In the diagrams in the drawing, the gold given represents the expansion in thousandths per unit length and the abscissa represents the temperature in degrees centigrade. In fig. 1, the thermal expansion curve denoted by 11 represents the expansion characteristic of an alloy containing iron, manganese and a small percentage of carbon. The curve designated by 12 represents the thermal expansion characteristics of an iron-nickel alloy forming a bimetallic element with the alloy represented by curve 11.

   Curve 13 indicated by a dotted line represents the difference in expansion between the alloys of curves 11 and 12, to which the deflection or deflection of a bimetallic element composed of these alloys is directly proportional under appropriate conditions.



  The alloy represented by curve 11 has a very high coefficient of thermal expansion between 100 0 C and 500 0 C. Between 100 0 C and - 150 0 C the coefficient of expansion decreases and approaches the coefficient of thermal expansion of the alloy represented by curve 12. It will be noted that between -150 0 C and -r 100 0 C the difference in the ordinates of curves 11 and 12 is substantially zero as indicated by curve 13. From <B> 100 ' </B> C at 400 0 C, the difference in expansion of the alloys of curves 11 and 12 is very marked and of a uniform character. The bi-metallic element, the characteristics of which are shown by curve 13, retains its deformation at a temperature of approximately 500 ° C.

        The thermal characteristic of the alloy represented by curve 11 can be changed by varying the manganese content between the limits of substantially 15 O / o and <B> 30 </B> 11 / o and by moderate additions of others. Alloy substances. The alloy shown by curve 12 can be an iron-nickel alloy having any desired coefficient of thermal expansion that is applicable for use with the alloy. iron manganese.



       A bimetallic element comprising a part of a 45% iron-nickel alloy and a part of an iron alloy containing 23% manganese and 0.1% carbon is very sensitive to changes in temperature between temperatures of substantially 150 o C to 400 o C. Between 150 o C and -150 o C, this bimetallic element has zero expansion for practical purposes.

   Therefore, it is not subject to high mechanical stresses in this temperature range.



  It will be understood that the nickel content of the alloy represented by curve 12 can be changed depending on the amount of manganese or other additional alloying substance in the alloy represented by curve 11 in order to produce a bimetallic element for thermostatic devices which are applicable over a relatively large temperature range within which it is to be capable of reacting, and which practically do not obey temperatures which are outside the desired working range.



  In fig. 2, curve 11 represents the thermal expansion characteristics of an iron alloy containing approximately equal parts of manganese and nickel. Curve 12 represents the thermal expansion characteristic of a relatively low expansion iron alloy which contains approximately 38% nickel, and curve 13 represents the thermal deflection characteristic of a bimetallic element composed of the alloys. represented by curves 11 and 12. The ordinates of curve 13 are obtained by subtracting the ordinates of curve 12 from the corresponding ordinates of curve 11.

      Note that the curve 11 and concave from - 150 to approximately - <B> 751 </B> C, and from - 75 o C to + 450 o C the curve is almost a straight line, the regularity of which indicates that the alloy of iron, manganese and nickel expands practically uniformly over the temperature range of - 75 o C to - [- 450 o C.



  Curve 12 represents approximately a 38 / o iron-nickel alloy which cooperates with the alloy represented by curve 11 and it should be noted that the expansion characteristic of the iron-nickel alloy is practically uniform between - 100 o C to -r 250 o C.



  The thermal expansion characteristic of a bimetal composed of the alloys represented by curves 11 and 12 is represented in particular by curve 13. It will be noted that a bimetal composed of these alloys has a deviation or deflection which is practically uniform from - 75 o C up to practically 250 <B> OC. </B> At temperatures higher than 300 'C, the deviation of the Bimetal will take place to a lesser extent than between -100 o C and 300 o C, with the curve approaching the horizontal, indicating that the deviation decreases with a subsequent increase in temperature.



  The temperature range for a uniform characteristic of the coefficient of thermal deviation between 0 o C and 250 o C can be enlarged at temperatures higher than 250 <B> OC. </B> Thus, a bimetal composed of l The alloy of curve 11 and an alloy having a higher nickel content than the alloy of curve 12 will have a straight deviation characteristic from -100o C up to a temperature higher than -r300 o C, which depends on the increase in nickel of the alloy corresponding to curve 12.



  It is desirable that the nickel content added to two and a half times the manganese content is not less than 30% of the total alloy. Nickel and manganese can be present in larger amounts, provided that the general thermal characteristics of the alloy shown by curve 11 do not deviate significantly therefrom.

        An iron alloy - of the character under consideration, containing 10% manganese and 10% nickel, is particularly resistant to temperature changes and has a characteristic of uniform thermal expansion.



  The extent of the thermal deformation of Bimetal according to the fis. 2 can be varied by increasing or decreasing the nickel content of the iron-nickel alloy. The thermal expansion characteristics of the bimetal can also be varied depending on the application to which it is intended by varying the content of manganese or nickel or both in the iron-nickel-manganese alloy and the content. nickel in the iron-nickel alloy.



  At the fis. 3, curve 11 represents the thermal expansion characteristics of a high expansion iron alloy containing nickel and less than 8% manganese, and curve 12 represents the thermal expansion characteristics of an iron-nickel alloy at 420 % at relatively low expansion. Curve <B> 13 </B> represents the thermal deviation characteristic of a bimetallic strip made up of the alloys represented by these curves I1 and 12.



  In the fis. 4, curve 14 represents the thermal expansion characteristic of a high expansion iron alloy containing nickel and manganese in different proportions compared to the alloy re shown by curve 11. Curve 15 re presents the characteristics of thermal expansion of an iron-nickel alloy at 42 0/0, and curve 16 shows the thermal characteristic of a bimetallic strip established by assembled parts of these alloys represented by curves 14 and 15.



  The expansion of the alloy represented by curve 11 of the fis. 3 gradually increases from 00 C up to approximately 100 C, but from 100 C up to higher temperatures - than 4000 C, its expansion occurs to a greater extent and is substantially uniform. The expansion of the alloy -represented by curve 12 is substantially uniform from 0 to 300 0 C, but at temperatures above <B> 3000 </B> C, the expansion increases very rapidly.

   Curve 13 shows the deformation of a bimetal composed of the alloys of curves 11 and 12 and it will be noted that from 0 0 C up to approximately 100 0 C, its deformation is not appreciable, but from 100 0 C up to approximately 350 0 C, the deformation is completely uniform and occurs to a very rapid extent.

   The coefficient of thermal deformation between these latter temperatures is relatively high, and indeed it is superior to the deformation characteristics of a wedge-bonded bimetal of monel metal and of a nickel steel. The alloy corresponding to curve 13 is in particular useful for temperatures between 150 0 C and 350 0 C. Below <B> 150 '</B> C, the deformation is not so great and, by Consequently, when the device is not in action, the stresses in the metal are considerably reduced, so that its durability is prolonged.



  At the fis. 4, the iron alloy. nickel-manganese shown by curve 14 differs in manganese-nickel content from the alloy shown by curve 11 of the fis. 3. It should be noted that between 0 0 C and 200 0 C the expansion of this metal does not differ appreciably from the expansion of the steel-nickel alloy at 42%. This is seen in particular in curve 16 in that the part thereof between 0 0 C and 200 is substantially straight and is located a little below the zero expansion league. Indeed, the bimetal has the curvature of its curve slightly inverted between these temperatures.

   From 200 0 C up to 400 0 C, the bimetal deforms to a relatively high extent. Its coefficient of thermal expansion is particularly high between these temperatures: The nickel content of the alloys characterized by: - curves I1 and 14 can vary practically between the limits of 15% and 40 0/0, and the manganese content can vary practically.

   between the limits of. 10 / a. and 8% the nickel content of the alloys shown by curves 12 and 15 can vary between the practical limits of 38% and 45%.



       A bimetal composed of the alloys represented by curves 14 and 15 and particularly useful between 200 0 C and .100 <B> OC, </B> until this is its most sensitive area to changes in temperature . When this bimetal cools below 200 ° C., the thermal expansion coefficients of the two metals are substantially equal, thereby reducing the forces between them below this temperature. The manganese-nickel content of the high-expansion alloy can vary in accordance with the temperature range to which a metal, in which it forms one of the cooperating elements, must be subjected.

   As the deviation or deflection of a bimetal corresponding to curve 13 is very low at 150 ° C., the forces which are directly proportional to the deviation are relatively small and substantially zero for practical purposes. This phenomenon is desirable because it reduces the forces at relatively high temperatures and enables the bimetal to be used at these temperatures without sacrificing sensitivity.



  Although the thermal expansion characteristic curves of the lower expansion member are given as referring to an iron alloy containing nickel, the invention is not limited to the use of this alloy, since that other alloys having a low coefficient of thermal expansion can be used. However, the nickel content of the alloy mentioned above may in certain cases be significantly less than 45 0 / u of the total alloy.



       A preferred bimetal of the characteristic given by the curves of fig. 3 and 4 is partly composed of an iron alloy containing 38% nickel and 4.6% manganese,

      and of a cooperating part in an iron alloy containing substantially 42% nickel and is very useful in the temperature range between 200 0 C and 400 0 C. A by firing from 0 0 C to 200 0 C, this Bimetal has for practical purposes a coefficient of thermal deviation or deflection equal to zero.

 

Claims (1)

REVENDICATION Elément thermostatique comprenant des parties en métaux de coefficients de dilatation différents, caractérisé en ce que le métal qui a le coefficient de dilatation le plus élevé est un alliage contenant du fer et du manganèse. SOUS-REVENDICATIONS 1 Elément thermostatique suivant la reven dication, caractérisé en ce que le métal qui a le coefficient de dilatation le plus petit est un alliage contenant du fer et du nickel. CLAIM Thermostatic element comprising parts in metals with different expansion coefficients, characterized in that the metal which has the highest expansion coefficient is an alloy containing iron and manganese. SUB-CLAIMS 1 Thermostatic element according to claim, characterized in that the metal which has the smallest coefficient of expansion is an alloy containing iron and nickel. 2 Elément thermostatique suivant la reven dication, caractérisé en ce que le métal à dilatation élevée contient au maximum 30 % de manganèse. 3 Elément thermostatique suivant la reven dication, caractérisé en ce que le métal à dilatation élevée contient également une proportion de carbone, dont la teneur est inférieure à la teneur en manganèse. 4 Elément thermostatique suivant la reven dication et les sous -revendiations 1 et 2. caractérisé en ce que le métal à dilatation élevée contient également une proportion de nickel. 2 Thermostatic element according to the claim, characterized in that the high-expansion metal contains a maximum of 30% manganese. 3 Thermostatic element according to the claim, characterized in that the high-expansion metal also contains a proportion of carbon, the content of which is lower than the content of manganese. 4 Thermostatic element according to claim and subclaims 1 and 2. characterized in that the high expansion metal also contains a proportion of nickel. 5 Elément thermostatique suivant la reven dication et les sous-revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que le métal à dila- tation élevée contient de 8 % à 15 % de manganèse. 5 Thermostatic element according to claim and sub-claims 1, 2 and 4, characterized in that the high-expansion metal contains 8% to 15% manganese. 6 Elément thermostatique suivant la reven dication et les sous-revendications 1, 2, 4 et 5, caractérisé en ce que la teneur en nickel ajoutée à deux fois et demi la te neur en manganèse n'est pas inférieure à 30 % de l'alliage total. 7 Elément thermostatique suivant la reven dication et les sous-revendications 1, 2, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que la proportion de nickel dépasse la proportion de manganèse. 6 Thermostatic element according to claim and sub-claims 1, 2, 4 and 5, characterized in that the nickel content added to two and a half times the manganese te neur is not less than 30% of the total alloy. 7 thermostatic element according to claim and sub-claims 1, 2, 4, 5 and 6, characterized in that the proportion of nickel exceeds the proportion of manganese. 8 Élément thermostatique suivant la reven dication et les sous-revendications <B>1,</B> 2 et 4, caractérisé en ce que le métal à dila- tation élevée contient de 1 à 8 % de manganèse. 8 Thermostatic element according to claim and sub-claims <B> 1, </B> 2 and 4, characterized in that the high expansion metal contains from 1 to 8% manganese. 9 Élément thermostatique suivant la reven dication et les sous-revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le métal à dila tation élevée contient 23'1/o de manga- nèse 0,1% de carbone, 9 Thermostatic element according to claim and sub-claims 1, 2 and 3, characterized in that the high expansion metal contains 23'1 / o of manganese 0.1% carbon, le métal à faible dilatation contenant de 38 à 45 % de nickel. <B>10</B> Élément thermostatique suivant la reven dication et les sous-revendications 1, 2 et 4, the low-expansion metal containing 38 to 45% nickel. <B> 10 </B> Thermostatic element according to claim and sub-claims 1, 2 and 4, caractérisé en ce que le métal à dila- tation élevée contient 10 % de manga- nèse. et 10 % de nickel, le métal à faible dilatation conteriant de 38 à 45 0% de nickel. characterized in that the high expansion metal contains 10% manganese. and 10% nickel, the low expansion metal containing 38-450% nickel. 11 Élément thermostatique suivant la reven dication et les sous-revendications 1, 2, 4 et 8, caractérisé en ce que le métal à dilatation élevée contient 38 % de nickel et 4,6 % de manganèse, 11 thermostatic element according to claim and sub-claims 1, 2, 4 and 8, characterized in that the high-expansion metal contains 38% nickel and 4.6% manganese, le métal à faible dilatation contenant 42 % de nickel. the low-expansion metal containing 42% nickel.
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