DE1156588B - Temperaturkompensierter Bimetallregler - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

St 16495 IXb/42q

ANMELDETAG: 19. MAI 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 31. OKTOBER 1963

Die beheizten Bimetallregler haben die Eigenschaft, daß der Regelvorgang durch Änderungen der Umgebungstemperatur störend beeinflußt wird. Man hat versucht, die störenden Einflüsse der Temperaturänderungen mit Hilfe von zusätzlichen Ausgleichsbimetallen zu kompensieren. Hierbei wird die Ausbiegung des Arbeitsbimetalls im unbeheizten Zustand durch die Ausbiegung des Ausgleichbimetalls bei jeder Temperatur der Umgebung aufgehoben. Die Fig. 1 gibt im dargestellten Kennlinienbild die Ausbiegungen sowohl des Arbeitsbimetalls wie des Kompensationsbimetalls in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur wieder. Die Kennlinien sind Gerade, die unter dem gleichen Neigungswinkel, aber spiegelbildlich zur Abszisse durch den Nullpunkt gehen.

In den Regelkennlinien, die die Ausbiegung in Abhängigkeit von der steuernden Heizleistung wiedergeben, äußern sich die Änderungen der Umgebungstemperatur durch die Parallelverschiebung der Kennlinie 3 in die Kennlinie 4, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Die Parallelverschiebung wird durch die entsprechende Ausbiegung des Ausgleichsbimetalls wieder rückgängig gemacht.

Bei hohen Temperaturen des Arbeitsbimetalls, die sich naturgemäß bei höheren Umgebungstemperaturen einstellen, nehmen die Wärmeverluste, beispielsweise durch Abstrahlung, merklich zu. Die Ausbiegungen ändern sich deshalb nicht mehr linear mit der Heizleistung, sondern langsamer. Die Regelkennlinie 4 verläuft nicht mehr geradlinig, sondern krümmt sich in zunehmendem Maße. In Fig. 2 ist die Abweichung der Kennlinie von der gestrichelten Geraden 4 zu erkennen. Die Folge dieser Erscheinung ist eine Überkompensation, die die Genauigkeit des Regelvorganges nicht unerheblich beeinträchtigt.

Zum Ausgleich dieser Überkompensation wird in bekannter Weise das Kompensationsbimetall dem Mittelwert der Abweichungen angeglichen, so daß der Fehler innerhalb eines bestimmten Arbeitsbereiches die zulässige Grenze nicht überschreitet. Um diesen Kompensationsarbeitsbereich zu erweitern, ist es auch bekannt, noch ein zweites Kompensationsbimetall vorzusehen, das nur in dem nichtlinearen Bereich der Regelkurven zum Eingriff kommt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diese nachteilige Erscheinung zu beheben. Sie bezieht sich auf einen temperaturkompensierten Bimetallregler mit einem beheizten Arbeitsbimetall und einem Kompensationsbimetall und besteht darin, daß dem Kompensationsbimetall ein fester, gegebenenfalls federnder Anschlag zugeordnet ist, gegen den das Kompensationsbimetall Temperaturkompensierter Bimetallregler

Anmelder:

Stotz-Kontakt G. m. b. H.,
Mannheim-Käfertal, Kallstadter Str. 1

Georg Rammeisberg, Eppelheim bei Heidelberg,
ist als Erfinder genannt worden

nach einem vorgegebenen Ausschlag zum Anliegen kommt.

In den Fig. 4 bis 7 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die funktionsmäßigen Zusammenhänge sind in Fig. 3 wiedergegeben.

Auf dem Arbeitsbimetall 12, das zur Betätigung eines Schaltgliedes 17 beispielsweise eines Schnappschalters dient, ist die vom Steuerstrom durcMossene Heizwicklung 13 aufgebracht (in den Fig. 5 bis 7 der Einfachheit halber nicht gezeichnet). In einigem Abstand davon befindet sich das Kompensationsbimetall 11. Beide Bimetalle sind über einen gemeinsamen Träger 14, der gehäusefest angeordnet sein kann, wärmeleitend verbunden. Am gleichen Träger ist auch der Begrenzer 15 befestigt, der die einstellbare Anschlagschraube 16 aufweist. Der Begrenzer 15 kann erfindungsgemäß starr oder elastisch ausgebildet sein.

Die Fig. 4 zeigt den unbeheizten Regler bei normaler Umgebungstemperatur. Beide Bimetalle sind noch gestreckt und parallel. Bei erhöhter Umgebungstemperatur, aber nicht vorhandener Heizung, ergibt sich der Zustand gemäß Fig. 6. Beide Bimetalle sind gleichmäßig abgebogen, so daß sich der Abstand an den Enden nicht geändert hat. Die Größe dieses Abstandes ist für die Auslösung eines Schaltbefehls maßgebend.
Sobald bei normaler Umgebungstemperatur eine Beheizung des Arbeitsbimetalls einsetzt, biegt sich dieses ab. Durch Wärmeleitung und Strahlung wird auch das Kompensationsbimetall teilweise miterwärmt, was auch dessen Abbiegung, wenn auch im geringen Ausmaß, zur Folge hat. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, verringern sich hierbei die Abstände der Bimetallenden. Die Größe der Abbiegung in Abhängigkeit von der Heizleistung ist im Diagramm der

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Fig. 3 dargestellt. Die Kennlinie 5 gibt die proportional mit der Eigenbeheizung zunehmende Ausbiegung des Arbeitsbimetalls wieder. Die durch die geringere Aufheizung bedingte kleinere Abbiegung des Kompensationsbimetalls ist aus der flacheren Neigung der Kennlinie? erkennbar. Der aus der Abbiegungsdifferenz beider Bimetalle sich ergebende wirksame Abstand der Bimetallenden wird in Abhängigkeit von der Heizleistung durch die Kennlinie 8 wiedergegeben.

Eine Erhöhung der Umgebungstemperatur würde beide Bimetalle in gleicher Weise zu einer weiteren, von der Heizung unabhängigen Abbiegung veranlassen, d. h. die Kennlinien 7 bzw. 8 würden eine Parallelverschiebung in dib neue Lage 9 bzw. 6 erfahren. Die resultierende Kennlinie 8 bleibt jedoch unverändert, was bedeutet, daß der für den Schaltmoment verantwortliche Abstand gleichgeblieben ist.

Bei höheren Umgebungstemperaturen und damit auch bei höheren Temperatoren der Bimetalle ist die Ausbiegung wegen des zunehmenden Wärmeverlustes nicht mehr proportional der Heizleistang. Die Kennlinien krümmen sich deshalb, wie aus der Abweichung der Kennlinie 6 von der gestrichelten Geraden in Fig. 3 zu erkennen ist. Die Kompensation ist also zu groß, was neue Fehler verursacht. Erfindungsgemäß wird diese Fehlerquelle durch einen Abbiegungsbegrenzer, bestehend aus der Leiste 15 und der Anschlagschraube 16 weitgehend ausgeschaltet. Nach Überschreitung einer vorgegebenen Temperatur verhindert der Begrenzer jede weitere Abbiegung des Kompensationsbimetalls 11. Die wegen der Wärmeverluste nachhinkende Abbiegung des Arbeitsbimetalls wird dadurch näherungsweise wieder ausgeglichen. Im Kenn-Iinienbild3 geht die stetig steigende Gerade 9 auf Grund der Abbiegungsbegrenzung in· die zur Abszisse parallele Gerade 10 über. Die resultierende Kurve aus der gekrümmten Kennlinie 6 und der gebrochenen Kennlinie 10 wird in guter Annäherung wieder durch die gerade Kennlinie 8 wiedergegeben.

Der Ausgleichseffekt kann erfindungsgemäß noch dadurch verbessert werden, daß die Abbiegungsbegrenzung des Kompensationsbimetalls nicht plötzlich einsetzt, sondern im stetig zunehmenden Maße die Abbiegung beschränkt. Das geschieht zweckmäßigerweise durch die elastische Ausbildung des Begrenzers, dessen Teil 15 beispielsweise als nachgebende Blattfeder ausgeführt ist. Der Abbiegung des Kompensationsbimetalls wird auf diese Weise immer ίο größer werdender Widerstand !entgegengesetzt¹. Es ergibt sich daraus eine ebenfalls gekrümmte Kennlinie des Kompensationsbimetalls, die einen fehlerfreien Ausgleich der gekrümmten Kennlinie des Arbeitsbimetalls ermöglicht.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Temperaturkompensierter Bimetallregler mit einem geheizten Arbeitsbimetall und einem Kompensationsbimetall, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kompensationsbimetall ein fester, gegebenenfalls federnder Anschlag (15) zugeordnet ist, gegen den das Kompensationsbimetall (11) nach einem vorgegebenen Ausschlag zum Anliegen kommt.

2. Bimetallregler nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die freie Ausbiegung des Kompensationsbimetalls (11) durch eine Justierschraube (16) einstellbar ist.

3. Bimetallregler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsbimetall (12) und Kompensationsbimetall (11) durch einen wärmeleitenden Träger (14) verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1052 007,
289;

französische Zusatzpatentschrift Nr. 33 729 (Zusatz zur französischen Patentschrift Nr. 638 663).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen