DE1297927B

DE1297927B - Bimetalltemperaturfuehler fuer Thermostate

Info

Publication number: DE1297927B
Application number: DEG36873A
Authority: DE
Inventors: Broekhuysen William C
Original assignee: GV Controls Inc
Current assignee: GV Controls Inc
Priority date: 1962-01-22
Filing date: 1963-01-21
Publication date: 1969-06-19
Also published as: GB1014212A; GB1014211A; US3117449A; US3184571A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Bimetalltemperatur- . Erschütterungen oder Schwingungen ausgesetzt ist.

fühler für Thermostate, bestehend aus einem einseitig Ein dicker, breiter Bimetalltemperaturfühler sucht

eingespannten, mehrschichtigen Metallstreifen, des- sich weiterhin bei großen Temperaturänderungen

sen Metallschichten unterschiedliche Wärmeausdeh- nicht nur in Längsrichtung, sondern auch quer zur

nungskoeffizienten aufweisen. 5 Längsrichtung zu krümmen. Eine quer zur Längs-

Bei einem derartigen aus mehreren Metallschichten richtung auftretende Durchkrümmung des Fühlers bemit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten wirkt eine Versteifung des Fühlers in Längsrichtung aufgebauten Bimetalltemperaturfühler sucht bei Tem- und verringert die Auslenkung am freien Ende,
peraturänderung auch der eingespannte Teil des Tem- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, peraturfühlers die gleiche Krümmung wie der frei- io einen Temperaturfühler der eingangs genannten Art abstehende Teil einzunehmen. Dies wird jedoch durch derart auszugestalten, daß er gegen Erschütterungen die Einspanneinrichtung verhindert, so daß gewöhn- unempfindlich ist. Ein Thermostat mit einem Bilich bei Temperaturänderungen vom eingespannten metalltemperaturfühler der eingangs genannten Art Teil des Elementes sehr hohe Kräfte auf die Ein- soll auch dann noch einwandfrei arbeiten, wenn er spanneinrichtung ausgeübt werden. Es hat sich nun 15 Schwingungen bis zu 2000 Hz und/oder sehr starken herausgestellt, daß diese Kräfte größtenteils schuld Erschütterungen ausgesetzt ist.
daran sind, daß sich die eingestellte Arbeitstempera- Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß dadurch tür eines Thermostaten im Laufe der Zeit und nach gelöst, daß bei einem Bimetalltemperaturfühler der wiederholter Erwärmung des Thermostaten auf über eingangs genannten Art der zur Einspannung vor- und unter der Arbeitstemperatur liegende Tempera- 20 gesehene Teil nur aus einem Metall aufgebaut ist und türen ändert. Man kann zwar diese unerwünschte die gleiche Dicke wie der sich daran anschließende, Änderung der Arbeitstemperatur dadurch auf ein abstehende, aus mehreren Metallschichten zusammen-Mindestmaß herabsetzen, daß man eine Stabilisie- gesetzte Teil aufweist.

rungsbehandlung durchführt, d. h., man erwärmt den Vorzugsweise ist der Wärmeausdehnungskoeffi-Thermostaten längere Zeit periodisch auf über und 25 zient des eingespannten, nur aus einem Metall beunter der Arbeitstemperatur liegende Temperaturen. stehenden Teiles gleich dem Ausdehnungskoeffizien-Eine derartige Behandlung ist jedoch kostspielig und ten des Materials, aus welchem die Einspanneinrichzeitraubend. Außerdem ist es dann immer noch un- tang hergestellt ist. Bei einer Temperaturänderung gewiß, ob sich die einmal eingestellte Arbeitstempera- krümmt sich also nur der nicht eingespannte, aus tür im Laufe der Zeit doch nicht ändert. 30 mehreren, beispielsweise zwei, Metallschichten auf-

Man hat bereits versucht, die Größe der Krüm- gebaute Teil des Fühlers, während der eingespannte,

mung des eingespannten Teiles des Temperaturfüh- nur aus einem einzigen Metall bestehende Teil keiner

lers zu verringern. Beispielsweise wurde bereits vor- Krümmung unterworfen ist.

geschlagen, den eingespannten Teil geriefelt auszu- In vorteilhafter Weise ist der Temperaturfühler so bilden, den emgespannten Teil durch Einkerbungen 35 ausgebildet, daß die effektive Breite eines wesentvon unten, von oben oder von beiden Seiten zu liehen Teiles des abstehenden Teiles mit zunehmenschwächen oder den eingespannten Teil mit Hilfe dem Abstand vom monpmetallischen Teil allmählich einer Klammer mit konkaver Klemmfläche ein- abnimmt. Der abstehende Teil kann jedoch auch zuspannen, so daß der Fühler nicht über der ganzen gabelförmig ausgebildet sein.

Oberfläche, sondern lediglich entlang bestimmter Li- 40 Die Erfindung wird nun an Hand von Zeichnun-

nien eingespannt ist. Alle diese Versuche sind jedoch gen näher erläutert. Es zeigt

nicht besonders befriedigend und insbesondere wirkt Fig. 1 einen Schnitt des eingespannten Teiles des

sich eine Schwächung des eingespannten Teiles oder Temperaturfühlers und einer Halterung,

eine Verringerung der Einspannfläche sehr nachteilig F i g. 2 und 3 schematische Darstellungen zur Er-

auf die Schwingungsfestigkeit des Fühlers aus. Bildet 45 läuterung der Herstellung des Temperaturfühlers ge-

man wiederum den eingespannten Teil so aus, daß er maß der Erfindung,

nur aus einer einzigen Schicht besteht, d. h., daß man Fig. 4 und 5 perspektivische Darstellungen von mit Ausnahme von einer Schicht alle anderen weg- aus dem in F i g. 3 gezeigtem Rohmaterial hergestellläßt, dann tritt zwar keine wesentliche Krümmung ten Temperaturfühlern.

bei Temperaturänderung mehr auf, jedoch ist ein 50 In F i g. 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung

derartig eingespannter Temperaturfühler außer- gezeigt, in welcher die Bimetalltemperaturfühler 1

ordentlich empfindlich gegen Schwingungen und Er- und 2 verwendet werden, deren eingespannte Teile 3

schütterungen. und 4 nur aus einem einzigen Metall bestehen. Die

Die vorgenannten Mängel treten besonders deutlich Stoßfläche zwischen monometallischem und bimetal-

hervor, wenn man die Abmessungen des Fühlers stark 55 lischem Teil eines jeden Fühlers fluchtet genau mit

verringern muß, beispielsweise wenn es sich um einen den linken Kanten der Elemente 5,6 und 7 der Ein-

Fühler für einen Thermostaten gedrängter Bauart spanneinrichtung. Der eingespannte Teil 3 bzw. 4 der

handelt. Fühler 1 und 2 hat vorzugsweise den gleichen Wärme-

Zur Verringerung der Schwingungsempfindlichkeit ausdehnungskoeffizienten wie die Elemente 5, 6 und 7

eines Bimetalltemperaturfühlers ist es erforderlich, 60 und wie der Niet 8 der Einspanneinrichtung. Vor-

den Bimetalltemperaturfühler verhältnismäßig kurz, zugsweise ist auch der Wärmeausdehnungskoeffizient

dick und breit zu machen. Dies hat wiederum zur des eingespannten Teiles des Fühlers gleich dem

Folge, daß im eingespannten Teil des Fühlers bei Wärmeausdehnungskoeffizienten der Metallschicht

extremen Temperaturänderungen hohe Spannungen des freien Teiles des Fühlers, die den höheren Wärme-

auftreten, die zu einer dauernden Verformung der 65 ausdehnungskoeffizienten besitzt.

Einspanneinrichtung und des Fühlers selbst und da- In den F i g. 2 und 3 ist die Herstellung von Tem-

durch wiederum zu einer Verschiebung des Auslöse- peraturfühlern der vorgenannten Art näher erläutert,

punktes führen können, selbst wenn der Fühler keinen In Fig. 2 ist mit der Bezugszahl 9 ein Band be-

zeichnet, welches aus zwei übereinanderliegenden Metallschichten 10 und 11 mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, wobei entlang jeder Seitenkante des Bandes 9 ein Metallstreifen 12 bzw. 13 vorhanden ist, der mit den beiden Schichten 10 und 11 verbunden ist, beispielsweise durch Stumpfschweißen, und im wesentlichen die gleiche Dicke wie die beiden Schichten 10 und 11 aufweist. Das Band 9 wird ausgewalzt, so daß es die in F i g. 3 gezeigte Form erhält. Alle Teile dieses Ban- ίο des sind fest miteinander verbunden. Das ausgewalzte, in F i g. 3 mit der Bezugszahl 14 bezeichnete Band kann dann entlang der gestrichelt eingezeichneten Linien A und B zerschnitten werden, so daß viereckige Bimetalltemperaturfühler mit einem monometalli- ig sehen Endteil entstehen. Derartige Temperaturfühler können natürlich auch auf andere geeignete Weise hergestellt werden.

In den F i g. 4 und 5 sind bevorzugte Ausführungsformen eines Bimetalltemperaturfühlers mit mono- ao metallischem Einspannteil dargestellt. Der in F i g. 4 dargestellte Fühler 15 besitzt einen dreieckf örmigen bimetallischen Teil 16 und einen im wesentlichen viereckigen monometallischen Teil 17. Der bimetallische Teil 18 des in F i g. 5 dargestellten Fühlers 19 as besitzt einen dreieckf örmigen Einschnitt, während der monometallische Einspannteil 20 wieder viereckförmig ausgebildet ist. Die in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen weisen die bereits oben beschriebenen Vorteile auf, d. h., sie sind sehr schwingungsfest. Der Bimetalltemperaturfühler zeichnet sich also dadurch aus, daß der eingespannte Teil bei Temperaturänderungen sich weder in Längsrichtung noch in Querrichtung krümmt. Dies ist besonders vorteilhaft bei Temperaturfühlern, deren eingespannter Teil besonders breit ausgebildet ist. Beim Bimetalltemperaturfühler mit einem monometallischen Einspannteil wirkt sich nun die Eigenschaft, daß der monometallische Einspannteil sich auch nicht in Querrichtung bei Temperaturänderungen krümmt, vorteilhaft auf die an den monometallischen Einspannteil angrenzenden Gebiete des abstehenden Teiles aus. Diese Gebiete werden nämlich bei Temperaturänderungen nicht mehr so stark in Querrichtung gekrümmt, wodurch die unerwünschte Längsversteifung herabgesetzt wird. Dabei ist es außerordentlich wichtig, daß der eingespannte Teil die gleiche Dicke wie der freie Teil hat, da dadurch der eingespannte Teil viel steifer ist und viel besser an die benachbarten Gebiete des freien Teiles gekoppelt ist.

Die bei Temperaturänderung zusätzlich auftretende Krümmung in Querrichtung und die dadurch entstehende Längsversteifung ist auch noch bei Temperaturfühlern geringer, bei denen die effektive Breite des abstehenden Teiles mit zunehmender Entfernung vom eingespannten Teil abnimmt.

Der in der Beschreibung gebrauchte Ausdruck Metall umfaßt natürlich auch Metallegierungen, d. h., der monometallische Teil kann auch aus einer Metallegierung bestehen.

Claims

Patentansprüche:

1. Bimetalltemperaturfühler für Thermostate, bestehend aus einem einseitig eingespannten, mehrschichtigen Metallstreifen, dessen Metallschichten unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Einspannung vorgesehene Teil (3, 4,17, 20) nur aus einem Metall aufgebaut ist und die gleiche Dicke wie der sich daran anschließende abstehende, aus mehreren Metallschichten zusammengesetzte Teil (1, 2,16, 18) aufweist.

2. Wärmefühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des nur aus einem Metall aufgebauten Teiles (3, 4,17, 20) im wesentlichen gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Einspanneinrichtung (5 bis 8) ist.

3. Wärmefühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Breite eines wesentlichen Teiles des abstehenden Teiles (16,18) mit zunehmendem Abstand vom monometallischen Teil (17, 20) allmählich abnimmt.

4. Wärmefühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abstehende Teil (18) gabelförmig ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen