DE1125692B

DE1125692B - Vorrichtung zum Steuern oder Regeln der Temperatur mittels Ferriten

Info

Publication number: DE1125692B
Application number: DEST14277A
Authority: DE
Inventors: Dr Harald Straubel
Original assignee: HARALD STRAUBEL DR
Current assignee: HARALD STRAUBEL DR
Priority date: 1958-09-26
Filing date: 1958-09-26
Publication date: 1962-03-15

Description

Vorrichtung zum Steuern oder Regeln der Temperatur mittels Ferriten Es sind Vorrichtungen bekanntgeworden, die den Curie-Punkt von ferro- oder ferrimagnetischen Werkstoffen zur Temperaturregelung ausnutzen. (Als »Curie-Punkt« bezeichnet man die Temperatur, bei der der Höchstwert der ursprünglich vorhandenen Permeabilität um 50°/o gefallen ist.) Dabei wird in der Nähe bzw. oberhalb des Curie-Punktes auf den Wert 1 absinkende Permeabilität /i des Werkstoffes dazu verwendet, einen magnetischen Kreis entsprechend zu beeinflussen. Dieser Kreis steuert bei den bekannten Vorrichtungen ein pneumatisches oder elektrisches Regelwerk, das die Temperatur konstant hält.
Während der Curie-Punkt ferromagnetischer Werkstoffe (Eisen, Nickel, Kobalt) weitgehend festliegt und durch Zusätze nur sehr wenig beeinflußt werden kann, läßt er sich bekanntlich bei ferrimagnetischen Werkstoffen (»Ferriten«) z. B. durch Zusätze von Zn0 in weiten Grenzen verändern. So ist es möglich, bei Mn-Zn-Ferriten durch Ändern des Zn O-Gehaltes zwischen 0 und 8 Mol den Curie-Punkt etwa in den Grenzen von -1- 200 bis - 20° C verlaufen zu lassen. Bei geeigneter Zusammensetzung ist nun der erwähnte Abfall der Permeabilität außerordentlich steil, beispselsweise erfolgt die Verminderung um 50°/o in einem Intervall von 96 bis 100° C. Diese Tatsache hat man schon in den bekanntgewordenen Vorrichtungen zum Bau von Temperaturreglern verwendet, beispielsweise dadurch, daß durch die bei Erreichen des Curie-Punktes nachlassende Zugkraft über eine Feder ein Schalter betätigt wurde (Ein-Aus-Schaltung). Dabei wurde der gesamte magnetische Kreis, bestehend aus Weicheisen und Ferrit, durch eine stromdurchflossene Spule erregt. Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung ruft die mit Erreichen des Curie-Punktes kleiner werdende Permeabilität über den magnetischen Kreis eines Transformators Stromänderungen hervor, durch die entsprechende Schalter betätigt werden.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein stetiges temperaturabhängiges Steuern oder ein Regeln der Temperatur eines eine Rohrleitung durchströmenden Mediums durch Drosseln des Strömungsquerschnitts unter Ausnutzung des Curie-Punktes ferrimagnetischer Werkstoffe wesentlich einfacher erreicht, indem das Drosselorgan mindestens teilweise aus ferrimagnetischem Werkstoff gefertigt und außen an der Rohrleitung ein Magnetsystem angebracht ist, das das Drosselorgan entgegen einer daran angreifenden Rückstellkraft steuert.
Die neue Vorrichtung soll an der Regelung des Kühlwasserumlaufes von Kraftfahrzeugmotoren erläutert werden. In den Kühlwasserschlauch wird eine dünne, bewegliche Drosselklappe eingebaut, an der ein Ferritring mit einem Curie-Punkt (T,) von etwa 80° C befestigt ist. Die Klappe ist so ausbalanciert, daß sie (durch ihr Eigengewicht) mit ihrer Ebene zum Wasserumlauf parallel steht, den Wasserweg also freigibt. Bringt man aber in der Nähe der Drosselklappe (innen oder außen) einen permanenten Magneten an, dessen Feldlinien senkrecht zur Rohrachse stehen, so stellt sich der Ferritring mit der Drosselklappe ebenfalls senkrecht zur Rohrachse, d. h., der Wasserumlauf wird gesperrt. Erreicht nun die Wassertemperatur T,°, so fällt die Permeabilität sehr steil ab. Damit fällt auch die magnetische Einwirkung auf die Drosselklappe, die sich nun wieder öffnet und damit den Wasserumlauf freigibt. Durch die dann fallende Wassertemperatur wird der Curie-Punkt T, wieder unterschritten, und die Drosselklappe schließt erneut.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet mit einer Steilheit der Regelung, die unmittelbar vom Verlauf der Permeabilität abhängt. Die Zugkraft eines Magneten auf ein Stück Weicheisen beträgt bekanntlich P = Zugkraft in kp, B = Induktion in Gauß, B = ,u # H, F = magnetischer Querschnitt in cm'.
Die in der Nähe von T, eintretende sehr starke Änderung von ,u ist in der Gleichung als quadratisches Glied enthalten, vergrößert also dadurch den Abfall der Zugkraft mit steigender Temperatur.
Gegenüber den bekanntgewordenen Vorrichtungen betrifft also die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, bei der die Regelung der umlaufenden Medien (und damit der Temperatur) unmittelbar durch den als Drosselklappe ausgebildeten Temperaturfühler erfolgt. Dabei stellen die verwendeten Ferritwerkstoffe einen mehr oder weniger großen Teil der Drosselklappe selbst dar. Die gesamte zur Steuerung erforderliche Energie wird dabei dem Wärmeinhalt des zu steuernden Mediums entnommen, ohne daß eine Hilfskraft eingeschaltet werden muß.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform stellt nur ein einfaches Anwendungsgebiet dar. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können unter entsprechender Abwandlung alle möglichen Temperaturregelungen auf direktem Wege bewirkt werden, es sei z. B. nur an die Luftklappenregelung für Zentralheizungen (Zu- und Abluft, Wassertemperatur u. dgl.) gedacht.
In die Regelung kann durch eine zweite Meßgröße auf folgende Weise eingegriffen werden: ein an der Drosselklappe befindlicher Ferritring sei mit einigen Drahtwindungen bewickelt, die bei Stromfluß den geschlossenen Ring bereits mit wenigen AW bis zur Sättigung magnetisieren. Durch diese Vormagnetisierung wird das ri und damit die resultierende Zugkraft sehr stark beeinflußt. So ist es also möglich, die Regelung (Stellung der Drosselklappe) von zwei voneinander unabhängigen Größen beeinflussen zu lassen.
Weiterhin erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung die Anwendung mehrerer Fernte mit verschiedenem Curie-Punkt, so daß auf diese Weise bestimmte Regelbereiche (Stufen) eingestellt werden können.
Schließlich ist es nicht unbedingt erforderlich, für die Wirkung des vorstehend beschriebenen Thermostaten die Veränderung der Permeabilität durch die Temperatur oder durch eine Vormagnetisierung zu bewirken. Wie Versuche gezeigt haben, können Ferrite üblicher Zusammensetzung durch geringe Beimengungen von z. B. Ti 02 durekabhängig werden, sowohl hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit als auch der Perrneabilität. Deshalb ist es mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung auch möglich, die strömenden Medien nicht nur ausschließlich nach ihrer Temperatur zu regeln, sondern die Regelung auch noch von dem Druck beeinflussen zu lassen, unter dem das betreffende Medium steht.

Claims

1' A "FIV -I- A IN S P R j t_ 1-I E 1. Vorrichtung zum stetigen temperaturabhängigen Steuern oder zum Regeln der Temperatur eines eine Rohrleitung durchströmenden Mediums durch Drosseln der Strömungsquerschnitte unter Ausnutzung des Curie-Punktes ferrimagnetischer Werkstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan mindestens teilweise aus ferrimagnetischem Werkstoff besteht und außen an der Rohrleitung ein Magnetsystem angebracht ist, das das Drosselorgan entgegen einer daran angreifenden Rückstellkraft steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ferrimagnetische Werkstoff als Ringkörper am Drosselorgan angebracht ist:

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Permeabilität des ferrimagnetischen Materials durch ein zusätzliches magnetisches Feld beeinflußbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere fernmagnetische Werkstoffe mit voneinander abweichenden Curie-Temperaturen vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung eines fernmagnetischen Werkstoffes, dessen Permeabilität druckabhängig ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1025 676; Deutsche Patentschriften Nr. 953 925, 952 847, 868 078; französische Patentschrift Nr. 1018 908; britische Patentschriften Nr. 605 093, 489 005, 318528.