DE1183612B - Temperaturregler mit einem Thermobimetall als Temperaturfuehler - Google Patents

Description

• Temperaturregler mit einem Thermobimeball als Temperaturfühler Die Erfindung betrifft einen Temperaturregler mit einem Thermobimetall als. Temperaturfühler, das den Schalter für einen zu steuernden Heizstromkreis betätigt.
• Es ist bereits eine durch Magnetostriktion wirkende Vorrichtung mit zwei parallel angeordneten, mindestens, an einem Ende miteinander magnetisch leitend verbundenen Doppelstreifen aus Stoffen verschiedener Magnetostriktion bekannt, in denen ein gegebenenfalls, über einen Luftspalt geschlossener magnetischer Kraftlinlenfluß elektrisch erzeugt wird. Da bei der Verwendung dieser bekannten Vorrichtung als Wechselstromm@eßgerät oder Relais eine Beeinflussung der Bimetalle durch Temperaturändarungen nicht in. Betracht kommt, haben: beide Bimetallstreifen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
• Weiter ist es bekannt, die Temperatur eines beheizten Mediums durch Unterbrechung der Heizung zu regulieren, indem ein in dem Medium angeordneter Wärmefühler teils durch das Medium selbst, teils zusätzlich durch ein eigenes Heizelement geheizt wird. Es handelt sich dabei um die Einstellung eines. Temperatursollwertes durch Änderung des Heizstromes der Hilfsheizwicklung des Temperaturfühlers..
• Für Schalteinrichtungen, die durch Erwärmung gesteuert werden sollen, ist auch die Verwendung sogenannter Spencerscheiben bekannt, die aus einem als Kugelkalotte ausgebildeten Bimetall bestehen. Die Kalotte federt, wenn sie erwärmt wird, bei einer Temperatur momentan durch, die von der Bimetallstärke, der Kalottentiefe, der Kalottenvorspannung und dem Kalottendurchmesser abhängt. Bei Abkühlung geht die Kalotte ebenfalls momentan in ihre ursprüngliche Lage zurück. Für höhere Temperaturen ist aber eine solche Kalotte nicht geeignet, -so, daß man einen besonderen Temperaturfühler vorsehen mußte, der den Heizstrom für eine unmittelbar auf der Bimetallkalotte oder in deren unmittelbarer Nähe befindliche Heizwicklung steuerte, während die Kalotte den Hauptstromkreis schaltete.
• Um Thermobimetall-Schnappelemente anpassungsfähiger zu gestalten, hat man auch schon vorgeschla-. gen, ein solches Schnappelement in Form eines Streifens durch wenigstens eine übergeschobene Manschette aus steiferem Material verstellbar zu machen, wobei zwei benachbarte Manschetten mit unterschiedlicher Krümmung die gewünschte Kippzone einstellbar .zwischen sich festlegen sollen. Derartige Vorrichtungen sind nur in verhältnismäßig weiten. Grenzen einzustellen.
• Von den bekannten Einrichtungen unterscheidet sich die Erfindung dadurch, daß das Thermobimetall und/oder das Übertragungsglied aus, magnetostriktivem Material bestehen und in einem Magnetfeld angeordnet sind, welches durch den zu steuernden Stromkreis erzeugt wird. Als magaetostriktives Schaltelement dient das zwischen dem Thermobimetall und dem Schalter für den Heizstrom vorgesehene Übertragungsglied. Das Thermobimetall besteht aus Komponenten, die sowohl unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten als auch unterschiedliche Magnetostriktion aufweisen, und ist von der im Heizstrom liegenden Steuerspule umgeben. Es kann aber auch mindestens eine Komponente des Temporaturfühlers und/oder des übertragungsgliedes aus nicht magnetostriktivem Material bestehen. Zweckmäßig bestehen dann die Komponenten des Thermobänetallfühlers aus, Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten und mit entgegengesetzt gerichtetem MagnetostriktivefFekt.
• Eine Ausfühnangsform des. Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung beispielsweise und rein schematisch dargestellt.
• An einem Elektrowärmegerlät 1, vorzugsweise zur Raumheizung, ist mehr oder weniger entfernt von diesem ein Thermobimetall 2 angebracht, welches von einer Magnetspule 3 umgeben ist, die in dem zu steuernden Stromkreis liegt.
• Das Thermobimetall 2 betätigt durch ein übertragungsglied 4 den Schalter 5 gegen den Druck einer Feder 6. Hierdurch werden die Kontakte 7 und 8 geöffnet oder geschlossen und damit der Heizstromkreis des Elektrowärmegerätes.1 unterbrochen oder eingeschaltet. Die Ausbildung des Schalters, ist beliebig, sofern eine gute mechanische Verbindung des Übertragungsgliedes mit dem Thermobimetall gewährleistet ist.
• Durch die im Heizstromkreis, liegende Spule 3 wird eine große magnetische Feldstärke erzeugt. Der aus einem oder mehreren ferromagnetischen Metallen bzw. Legierungen bestehende Temperaturfühler ändert unter dem Einfiuß des Magnetfeldes seine Abmessungen. Diese Magnetostriktion kann entweder eine Verlängerung oder eine Verkürzung des ferromagnetischen Temperaturfühlers in Magnetfeldrichtung bewirken. Die Größe der Magnetostriktion nimmt bei zunehmender Temperatur ab und bei abnehmender Temperatur zu. Außerdem nimmt sie bei konstanter Temperatur mit zunehmender Feldstärke ab, bis ein Sättigungswert erreicht ist.
• Durch die Erfindung wird ein Thermobimetall geschaffen, dessen Streifen sowohl unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten als auch unterschiedliche Magnetostriktion besitzen. Das Thermobirnetall kann entweder aus ferromagnetischen Streifen mit Magnetostriktion oder aus ferromagnetischen Streifen und nicht ferromagnetischen Streifen bestehen. Außer der Temperaturabhängigkeit des Thermobimetalls läßt sich somit zusätzlich durch Änderung der Stromstärke und damit der Feldstärke der Magnetspule unter Ausnutzung des magnetostriktiven Effekts eine Bewegungsbeschleunigung und eine Kontaktdruckverstärkung des Thermobimetalls erreichen, wodurch eine genaue Einhaltung der gewünschten Temperatur erreicht wird. Die Verwendung des Temperaturreglers gemäß der Erfindung, beispielsweise bei einem Raumheizgerät, ergibt eine optimale Lösung, nämlich Längenänderungen des Thermobimetalls in der Größenordnung von etwa 10-s je Celsiusgrad.
• Für einen entgegengesetzt gerichteten Magnetostriktiveffekt müßte beispielsweise ein Streifen aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit bis zu maximal 80% Nickel bestehen. Vorzugsweise wird jedoch der Nickelanteil nur etwa 20 oder 50% betragen, weil dann die größte Längenänderung erreicht wird. Dieser Streifen weist dann eine positive Magnetostriktion auf, d. h. eine Verlängerung der ferromagnetischen Komponente in Magnetfeldrichtung. Der zweite Streifen kann dann aus reinem Nickel bestehen, welches eine negative Magnetostriktion, d. h. eine Verkürzung in Magnetfeldrichtung, aufweist.
• Durch die Kombination von Magnetostriktionsbimetalleffekt und Thermobimetalleffekt beim Erfindungsgegenstand wird ebenfalls die momentane Schaltbewegung erreicht, ohne daß ein Schnappschaltmechanismus benötigt wird. Es wird durch diese Kombination eine Bewegungsbeschleunigung während des Schaltvorganges und in eingeschaltetem Zustand eine Kontaktdruckverstärkung erreicht. Diese Wirkung tritt besonders deutlich im Bereich der Raumtemperatur bei großen magnetischen Feldstärkeänderungen hervor, weshalb der Thermostat gemäß der Erfindung auch besonders vorteilhaft bei Raumheizgeräten, wie z. B. Heizlüftern, angewandt wird.
• .Außer einem wesentlich schnelleren Ansprechet des Erfindungsgegenstandes im Vergleich mit einem einfachen Thermobimetallregler besitzt er noch den Vorteil größerer Empfindlichkeit im Bereich der Raumtemperatur, in dem bereits kleine Temperaturänderungen in der Größenordnung von Zehntelgraden für ein Ansprechen des Reglers ausreichen.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Temperaturregler mit einem Thermobimetall als Temperaturfühler, das den Schalter für einen zu steuernden Heizstromkreis betätigt, d a d u r e h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Thermobirnetall und/oder das übertragungsglied aus magnetostriktivem Material bestehen und in einem Magnetfeld angeordnet sind, welches durch den zu steuernden Stromkreis erzeugt wird.
2. 2. Temperaturregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetostriktives Schaltelement das zwischen dem Thermobimetaü und dem Schalter für den Heizstrom vorgesehene übertragungsglied dient.
3. 3. Temperaturregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermobirnetall aus Komponenten besteht, die sowohl unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten als auch unterschiedliche Magnetostriktion aufweisen, und von der im Heizstrom liegenden Steuerspule umgeben ist.
4. 4. Temperaturregler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Komponente des Temperaturfühlers und/oder übertragungsgliedes aus nicht magnetostriktivem Material besteht.
5. 5. Temperaturregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten des Thermobimetallfühlers aus Materialien von unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten und mit entgegengesetzt gerichtetem Magnetostriktiveffekt bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 538 476, 819 706; deutsche Auslegeschrift Nr. 1005 769; schweizerische Patentschrift Nr. 267146; Zeitschrift »Energie«, 1953, S. 238.