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Bimetall Die Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Steuerkörper,
der aus mehreren lose übereinandergeschichteten und sich paarweise gegenläufig auswölbenden
Bimetallplatten besteht.
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In dem Bestreben, bei thermisch gesteuerten Kondenswasserableitern
eine bessere Anpassung der Schließkraftlinie an die Sattdampflinie zu erreichen,
ist man dazu übergegangen, dem Bimetallausdehnungskörper ein oder mehrere Federelemente
zuzuordnen.
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So hat man z. B. einem aus mehreren, sich paarweise gegenläufig auswölbenden,
zu einer Säule übereinandergeschichteten Bünetallplatten bestehenden Ausdehnungskörper
Tellerfedern zugeordnet, um den gewünschten nichtlinearen Verlauf der Schließkraftlinie
des Ausdehnungskörpers zu erreichen.
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Trotz der in der Praxis erzielten Vorteile gestaltet sich die Montage
vorgenannter Bi-Säulen durch die Verwendung von Bimetallplatten und Tellerfedern
recht umständlich und kompliziert. Außerdem muß jeweils immer die eine Komponente
der Bimetallplatten zusätzlich noch eine Kennzeichnung erhalten, um eine richtige
Schichtung zu ermöglichen.
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Diesen Nachteilen mit möglichst einfachen Mitteln wirksam zu begegnen,
ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe wird darin gesehen, daß jeweils
die Fläche der einen Plattenkomponente der Bimetallplatten größer bemessen ist als
die der anderen Plattenkomponente, wodurch eine überstehende, ausschließlich als
Federelement wirkende Randfläche der größeren Plattenkomponente entsteht, auf die
sich die jeweiligen Plattenpaare gegenseitig abstützen.
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Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bi-.metall wurde ein thermisches
Steuerelement geschaffen, das die bisher getrennt verwendeten Funktionselemente,
Bimetall und Feder, in sich vereinigt, wodurch die neben den Bimetallplatten verwendeten
zusätzlichen Federelemente in Fortfall kommen. Auch entfällt durch diese Maßnahme
die zusätzliche Kennzeichnung der Komponenten, da sie durch die überstehende Randfläche
ohne weitere Markierung leicht erkennbar sind. Ganz abgesehen von der hierdurch
erzielten Herstellungsverbilligung wird auch eine vereinfachte Lagerhaltung erreicht.
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Nicht zuletzt wirkt sich der Fortfall der sonst zusätzlich anzuordnenden
Zwischenglieder auch sehr vorteilhaft auf die Bauhöhe der Bi-Säule aus, von der
schließlich die Größe des Armaturengehäuses abhängig ist.
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Die Erfindungsmaßnahme findet besonders vorteilhaft bei quadratischen
und vieleckigen Bimetallplatten Anwendung. Insbesondere bei denen, die mehrere sich
spitzwinklig verjüngende und an den Enden abgestumpfte Federarme aufweisen, wird
eine günstige, der Sattdampflinie angepaßte Federcharakteristik erzielt.
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Es sind zwar in der Elektrotechnik sogenannte Kontakt-Bimetalle bekanntgeworden,
bei denen die beiden Komponenten verschiedene Flächengrößen aufweisen. Diese Bimetalle
bestehen jedoch aus einer dünnen Auflage aus Edelmetall, z. B. Platin, Silber od.
dgl. als Kontaktwerkstoff und einer kräftigen, als Kontaktfinger, Schaltmesser od.
dgl. dienenden Unterlage aus unedlem Metall, z. B. Kupfer, und lassen sich somit
nicht als Therniobimetall für temperaturabhängige Steuerkörper einsetzen. Die dünne
Kontaktauflage, welche die eine Komponente bildet und die lediglich die für eine
einwandfreie Kontaktgabe erforderliche Größe aufweist, hat so gut wie keinen Einfluß
auf den Ausdehnungshub. Außerdem haben beide Komponenten im Gegensatz zum Thermobimetall
einen beinahe gleichgroßen Wärmeausdehnungskoeffizienten, so daß schon allein hierdurch
keine Ihermobimetallwirkung im Sinne des Erfindungsgegenstandes erzielbar ist.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 mehrere zu einer Säule zusammengefaßte Bimetallelemente
im kalten Zustand, F i g. 2 Birnetallelemente nach F i g. 1 im mittleren
Temperatarbereich, F i g. 3 Bimetallelemente nach F i g. 1 im oberen
Temperaturbereich, F i g. 4 eine Draufsicht auf zwei unterschiedlich ausgebildete
runde Bimetallelemente und
F i g. 5 bis
8 weitere Ausführungsbeispiele in Draufsicht.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, besteht das erfindungsgemäße
Bimetall aus jeweils zwei in der Fläche unterschiedlich groß bemessenen Komponenten
1 und 2. Die sich hierbei ergebende Randfläche 3 (F i g. 1
bis 3) steht somit über die Randkante 4 der kleineren Komponente 2 hervor.
Die überstehende Randfläche 3 wirkt nach der Erfindung ausschließlich als
Federelement.
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In den F i g. 1 bis 3 sind lose zu einer Säule übereinandergeschichtete
Birnetallplatten 5 bei verschiedenen Temperaturen gezeigt, die aus dem erfindungsgemäß
hergestellten Bimetall bestehen.
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Die nach der F i g. 1 im kalten Zustand flach aufeinanderliegenden
Plattenpaare beginnen sich bei Temperaturanstieg auszuwölben und an ihren äußeren
Randkanten 6 gegenseitig abzustützen, so daß sie die in F i g. 2 gezeigte
Lage einnehmen und hierbei ein nicht dargestelltes Absperrorgan zum Schließen bringen.
Bei weiterem Temperaturanstieg wird durch die zunehmende Auswölbung der Bimetallplatten
5
die anfangs lininenförmige Berührung zu einer Flächenberührung an den freien
Randflächen 3, die sich in Richtung auf die Plattenmitte zu in stetig zunehmendem
Maße durch gegenseitige Anlage der nicht bimetallischen Randflächen 3 unter
fortlaufender Hinzufügung von Schließkraft vergrößert, bis schließlich im oberen
Druckbereich die Randflächen 3 völlig eben aufeinanderliegen und, wie F i
g. 3 zeigt, nur noch der bimetallische Zentralkörper allein ausgewölbt ist.
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Die F i g. 4 bis 8 veranschaulichen einige Ausführungsbeispiele,
die sich durch ihre äußere Formgebung sowie durch die Ausbildung ihrer federnden
Randflächen und der damit verbundenen veränderten Federcharakteristik unterscheiden.
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So z. B. zeigt die linke Hälfte der F i g. 4 eine runde Birnetallplatte
mit ringsum gleichmäßig verlaufender Randfläche 7, die in der rechten Hälfte
der F i g. 4 durch radiale Einschlitzungen 8 unterbrochen ist und
sich somit in mehrere segmentartige Federarme 9 aufgliedert.
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Das in F i g. 5 dargestellte vieleckige Ausführungsbeispiel
weist demgegenüber zwei sich gegenüberliegende Randflächen 10 und
11 auf, die an ihren Ecken abgestumpft sind.
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Fig.6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine runde und eine quadratische
Komponente12 und 13 zu einer BimetallpIatte verbunden sind. Hierdurch entstehen
vier Federanne 14, die über die Randkante 15 der runden Komponente 12 hervorstehen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der runden Komponente
12 gleich dem Ab-
stand der langen Kanten der eckigen Komponente
13.
Die runde Komponente 12 kann in ihrem Durchmesser aber auch größer oder
kleiner bemessen sein als der Kantenabstand der eckigen Komponente 13.
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In F i g. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bimetaliplatte
mit Federarmen 16 gezeigt, die aus einer annähernd sternförmigen und einer
quadratischen Komponente 17 und 18 besteht. Beide Komponenten sind
so miteinander verbunden, daß die Ecken 19 der quadratischen Komponente
18 in die sich nach außen zu spitzwinklig verjüngenden und an ihren Enden
abgestumpften Federanne 16
hineinragen und diese zum Teil derart keilförmig
abdecken, daß sie eine besonders vorteilhafte progressiv ansteigende Federkraft
besitzen.
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Das in F i g. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel verwendet zwei
unterschiedlich große quadratische Komponenten 20 und 21, von denen die allseitig
hervorstehende Randfläche durch entsprechende Abstumpfung der Ecken 22 der großen
Komponente 20 in vier sich gegenüberliegende Randflächen 23 unterteilt ist.
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Bei allen Ausführungsbeispielen weist, wie insbesondere aus den F
i g. 2 und 3 deutlich ersichtlich ist, die größere der beiden Komponenten
den kleineren Ausdehnungskoeffizienten auf. Es kann in besonderen Fällen auch in
umgekehrter Weise verfahren werden, so daß die größere Komponente den größeren Ausdehnungskoeffizienten
aufweist.
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Nach der Erfindung ist durch entsprechende Beinessung der federnden
Randflächen eine Anpassung der Federcharakteristik an die jeweils gegebenen Bedingungen
möglich.
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Die Änderung der Federcharakteristik kann aber auch dadurch erreicht
werden, daß die größere Komponente aus einem hochwertigeren Federstahl hergestellt
ist als die kleinere und/oder daß die Kornponenten unterschiedliche Stärke aufweisen.
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Die einzelnen Bimetallplatten, die z. B. mit einer Zentralbohrung
24 versehen und auf einen Schaft aufgereiht sein können, sind zweckmäßig durch Führungsstifte
gegen Verdrehung sicherbar, für welche zwei Bohrungen 25 vorgesehen sind.