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Wärmedehnungsausgleich von Invargliedern bei Temperaturreglern Temperaturregler,
deren Steuerbewegung durch die Verschiedenheit .der Längenänderung zweier Körper
mit verschiedenem Ausdehnungskoeffizienten erzeugt wird, sind bekannt. Auch sind
derartige Regler in der besonderen Ausführung bekannt, bei der der Körper mit dem
geringen Ausdehnungskoeffizienten; das Invarglied, sich außerhalb des temperaturgeregelten
Raumes befindet.
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Die Erfindung bezieht sich auf Regler letzterer Art. Bei- dieser Anordnung,
sei sie aus konstruktiven Gründen oder deshalb gewählt, um größere Ausdehnungsunterschiede
zwischen dem Ausdehnungskörper und dem Invarglied zu erhalten, kann eine Fälschung
der Regeltemperatur (da-A ist jeneTeinperatur des temperaturgeregelten Raumes, die
der Regler konstant halten soll) auftreten, in dem die Temperatur des Invargliedes
entweder nicht konstant ist oder insbesondere mehr oder weniger von der Temperatur
des geregelten Raumes abhängt,, welcher Fall z. B: dann eintritt, wenn die
Wärmeisolation zwischen .dem temperaturgeregelten Raume und dem Invargliede nicht
so gut ist; daß ..die Temperatur des temperaturgeregeltenRaumes die Temperatur des
Invargliedes beeinfiußt. Der Ausdehnungskoeffizient von Invar (Sammelbegriff für
Legierungen mit besonders kleinem Ausdehnungskoeffizienten, z. Zt. im wesentlichen
36°/oige Ni-Fe-Legierungen und verschiedenen kleinen, dem Fabrikat eigenen Zusätzen)
ist keine konstante Größe;, sondern (wie auch bei allen anderen Stoffen) eine: Funktion
der Temperatur selbst. Es kommt vor, daß der Ausdehnungskoeffizient bei manchen
Invarsorten Null, j a sogar in geringem Mäße negativ ist, dies jedoch nur lei niedrigen
Temperaturen (in der Gegend von o°). Bei 2o1 steigt der Ausdehnungskoeffizient ständig
an und beträgt durchschnittlich im Bereich bis 100.1 i # ro-s.. Bei höheren Temperaturen
steigt der Ausdehnungskoeffizient dann rasch an, und bei 50o° erreicht er bereits
die Werte verschiedener anderer Stoffe. Die verschiedenenInvarsorten zeigen .darin
aber kein ganz übereinstimmendes Verhalten.
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Bei Temperaturreglern, bei welchen die Ausdehnung eines mit starker
Wärmedehnung behafteten Körpers gegenüber einer Basis aus Invar zur Schaltarbeit
herangezogen wird, ist für die auftretende Wegäußerung die Differenz der Ausdehnung
es Wärmedehnungskörpers und des Invarkörpers: maßgebend. Aus obigem erhellt, daß
diese Differenz bei höheren Temperaturen sehr viel kleiner als die D'elmung des
Ausdehnungskörpers sein kann, ja bei entsprechend hohen Temperaturen sogar Null
werden kann, so daB .der Regler zu arbeiten - aufhört. Dazu kommt noch, daß man
den Stoff des Ausdehnungslörpers bei höheren Temperaturen nicht nur in bezug auf
den Ausdehnungskoeffizienten wählen kann, sondern oft mechanische und chemische
Eigenschaften die Wahl beeinflussen, so daß die genannte Differenz von vornherein
noch ungünstiger ausfällt.
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Daraus geht hervor; daß man die Arbeitsfähigkeit eines solchen Reglers
bei höheren Temperaturen. wesentlich größer halten kann, wenn man. die hohen Temperaturen
vom,
Invarstab fernhält. Da aber das Kriterium für die- .Schältternperätür
des Reglers die Differenz zwischen Wärmedehnung des Deh-- nungsl@örpers - üncr j
ener- der Invarbasis ist, kann die Schalttemperatur des Reglers nur; dann konstant
bleiben, wenn je einer Temperatur des: Dehnungskörpers -eine ganz bestimmte
Länge .der Invarbasis entspricht. Da es, aber in manchen Fällen schwierig ist, die
Temperatur der außerhalb des temperaturbeheizten Raumes angeordneten Invarbasis
unbeeinflußt von der Temperatur, des beheizten Raumes -zu halten, sieh die Invarbasis
also :allmählich mehr oder weniger aufheizt und hierbei die Wärmedehnung der Invarbasis
zunimmt (durch .die Temperaturzunahme ari sich und um so' mehr durch die ;dabei
erfolgende Zunahme des Aus-dehnungskoeffi-, zienten), wird die Schalttemperatur
des Reglers verschoben.. Es kann dann auch der Fall eintreten, daß' die Verschiebung
:der Regeltemperatur., welche durch die Temperaturbeeinflussung des Invargliedes
von seiten des geregelten - Raumes verursacht wird, sich wiederum auf das Invarglied
auswirkt und dadurch neuerdings eineweitereVerschiebung der Regeltemperatur nach
sich zieht. In diesem. Falle tritt, eine fortschreitende Änderung der Regeltemperatur
auf, wodurch die Einstellung einer gleichbleibenden Regeltemperatur unmöglich gemacht
wird. Dieser Fäll ,kann dadurch besonders kraß in Erscheinung treten, .daß eine
Temperaturänderung des Invargliedes sich in der Regeltemperatur um so mehr auswirkt,
als der Ausdehnungskoeffizient des Invargliedes bei höheren Temperaturen stark temperaturabhängig
ist.
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Beim Gegenstand der Erfindung wird die: Rückwirkung derLängenänderung
des Invargliedes auf .die Regeltemperatur dadurch beseitigt; daß ein weiteres temperaturempfindliches
Organ, das die gleiche Temperatur wie das Invarglied annimmt, so angeordnet ist,
däß die Wärmedehnung .'des Invargliedes: in bezug auf den Reglermechanismus aufgehoben
wird: Dieses Ausgleichorgan kann z. B. ein Aus.dehnüngskörper oder ein Bimetallstreifen
sein. .
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Die praktische Wirkung dieserAustührung beweist folgendes Beispiel:
Die ürsprüngIiche, Schalttemperatur eines Reglers betrug zunächst 35o'. Durch den
Betrieb des Reglers während weniger Stunden wurde der Invarstob .auf rund 2oo° erhitzt,
währenddem die Schalttemperatur des Reglers allmählich auf 5So°- anstieg. Nach .erfolgtem
Einbau der Kompensation nach der Erfindung blieb jedoch die Schalttemperatur stets
konstant, unabhängig von 'der Temperatur des Invargliedes.
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Um den Ausgleich der Wärmedehnung des Invargliedes für einen größeren
Temperaturbereich zu ermöglichen, ist erforderlich, daß sich die Kurven des Ausdehnungskoeffizienten
des Materials vom Invarglied und Kampensationsglied , längs .dieses Temperaturbereiches
decken.
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Durch diesen Wärmedehnungsausgleich nach der Erfindung wird die Zuverlässigkeit
des-Reglers gesteigert und außerdem erreicht, claß die Wärmeisolation zwischen Invarglied
und temperaturgeregeltem. Raume nicht von Bedeutung ist, was für einen gedrängten
Aufbau des Reglers wertvoll ist.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes; bei welchem der
Wärmedehflungsausgleich .des Invarstabes durch einen Bimetallstreifen durchgeführt
ist, zeigt die Zeichnung. i ist der im beheizten Raume untergebrachte Wärmedehriungskörper,
2 der außerhalb des beheizten Raumes angeordnete Invarstsb, 3 der zur Kompensation
'dienende Birneta,llstreifen und 5 ein Hebel, der den beweglichen Kontakt 6 trägt
und durch die Feder 7 nach links gezogen wird. Die zunehmende Erwärmung des Ausdehnungskörpers
i bewirkt schließlich die Öffnung oder Kontakte, indem sich der Hebel 5 mit dem
Birnetallstreifen 3 auf dem Invarstab 2 abstützt. Bei entsprechender Bemessung des
Bimetallstreifens kann erreicht werden, dä,ß eine Längenänderung des Invarstabes
durch eine Temperaturänderung durch den der gleichen Temperaturänderung unterworfenen
Bimetallstreifen in bezug auf den Hebelmechanismus aufgehoben wird.