DK153189B - Termisk aktivator, samt fremgangsmaade til dens fremstilling og indretning til fremstilling af samme - Google Patents

Description

i

DK 153189 B

Den foreliggende opfindelse angår en termisk følsom bimetalaktivator med snapvirkning og omfattende et legeme af bimetalplade. Denne bimetalplade er udformet med en åbning, som har en ydre omkreds og en indre omkreds, og som 5 danner entunge med en fri ende og med en længde, som er større end dens bredde målt på midten af tungens længde, hvilken indre omkreds går jævnt over i krumme partier af den ydre omkreds ved afrundede ender af åbningen nær tungens rod, og et kantparti af legemet, som omgiver tungen og i forhold til 10 hvilket tungen i det mindste delvis befinder sig stort set centralt, som er blevet deformeret i en oppresningsopera-tion til at få en form svarende til en hvælvet matrice, hvilket kantparti, som omgiver tungen, er indrettet til at reversere sin krumning med snapvirkning, når temperaturen æn-15 dres.

Det er en særlig ulempe, at sådanne aktivatorer, som skal arbejde ved store temperaturforskelle, er udsat for meget store periferiske spændingskoncentrationer under reverseringen eller omvendingen og følgen af dette er, at den ar-20 bejdstemperatur, som får skiven til at smække om, forandrer sig med tiden, idet levetiden bliver begrænset af revnedannelser på grund af spændingerne.

En anden ulempe er, at de kendte bimetalaktivatorer eller skiver har et meget lille virksomt bevægelsesområde 25 med en snapbevægelse, som ofte er af samme størrelsesorden som usikkerheden i dimensionerne på andre komponenter, som skiven står i forbindelse med i en afbryder.

Den kendte teknik vedrørende konstruktionen af sådanne bimetalaktivatorer kan anses for repræsenteret dels i 30 schweizisk patentskrift nr. 296.461 og dels i britisk patentskrift nr. 772.526.

Når det gælder det schweiziske patentskrift skal der i første række peges på, at den der beskrevne aktivator ikke reverserer sin krumning således som angivet ovenfor.

35 En sådan reversering indebærer, at når aktivatoren bevæges til en konfiguration med modsat hvælving eller krumning gennem en smækvirkning, vil tungen bevæge sig fra den side af det plan, som omkredspartiet af aktivatoren udgør, til den

DK 153189 B

2 anden side af dette plan. Med en konstruktion ifølge det schweiziske patent vil således den brugbare bevægelse af den frie ende af tungen være meget stærkt begrænset. I korthed består denne kendte aktivatorkonstruktion af en skive 5 med en central tunge udformet i denne. Tungen bliver deformeret ud fra aktivatorens plan i en sådan udstrækning, at stillingen af tungen i forhold til den øvrige del af aktivatoren ikke bliver reverseret ved snapvirkningen. Tungen forbliver på samme side af aktivatoren og er så stiv, at dette 10 også i væsentlig grad bidrager til at bevægelsesområdet bliver meget lille. I virkeligheden kan tungen være fremstillet af bimetal, som bøjer sig i modsat retning i forhold til den øvrige del af aktivatoren ved temperaturændringer. Dette hænger sammen med, at i denne kendte udformning er det væsent-15 ligt at have en meget stiv tunge, fordi tungen udelukkende er anbragt for at øge kontakttrykket af skiven mod en elektrisk kontakt. Aktivatoren ifølge det schweiziske patent kan blot anses at være en bimetalskive med en tunge indrettet til at forøge kontakttrykket. Det må antages, at fordi tun-20 gen i denne kendte udformning er meget stiv, vil aktivatorens levetid være meget kort, da der meget snart vil opstå spændingsrevner i området ved tungens rod.

Den udformning, som kendes fra britisk patentskrift nr. 772.526, omhandler et aktivatorlegeme med et centralt 25 parti og et omgivende ringformet parti, som begge virker som uafhængige reverserbare eller inverterbare elementer med snapfunktion og hængende sammen igennem et forbindelsesparti. Indbyrdes bevægelige partier beliggende overfor hinanden og i afstand fra forbindelsespartiet, vil ved denne kendte ud-30 formning bevæge sig i samme retning ved reversering af de nævnte elementer. Da endvidere det omgivende ringformede parti er forholdsvis svagt, vil den kraft, som kan udøves af aktivatoren, være forholdsvis lille og den modtager intet nævneværdigt bidrag fra det centrale parti på grund af at 35 også forbindelsespartiet mellem de to elementer er svagt.

Det er i sådanne aktivatorer vigtigt, at den udnyttelige forskydningsbevægelse, dvs. bevægelsen mod en typisk modstand eller kraft, er tilstrækkelig stor. Den udformning,

DK 153189 B

3 som er kendt fra det britiske patentskrift nr. 772.526/ er mangelfuld blandt andet på dette punkt, og den foreliggende opfindelse tager sigte på at tilvejebringe væsentlige forbedringer i denne henseende, hvilket til dels er baseret på 5 det forhold, at lige overfor hinanden beliggende og indbyrdes bevægelige partier af aktivatorlegemet bevæger sig i modsatte retninger ved reversering eller omsnapning, således at der fremkommer en maksimal relativ forskydningsbevægelse.

Til trods for forskning og udstrakt brug af forskel-10 lige bimetalaktivatorer med snapvirkning eksisterer der således et behov for en termisk følsom bimetalaktivator med snapvirkning, som egner sig til masseproduktion og som har en lang levetid,der ikke bliver begrænset af revnedannelser på grund af spændinger, som har en rimelig stabil arbejdstempe-15 ratur gennem hele sin levetid og som opviser et tilstrækkelig stort bevægelsesområde med snapvirkning.

Forbedringer med hensyn til de ovenfor omtalte mangler og ulemper ved kendte udformninger bliver ifølge opfindelsen opnået ved en aktivator af den indledningsvis angivne 20 type ved at den indre omkreds og de krumme partier af den ydre omkreds danner et udvidet eller lommeformet parti af åbningen på hver side af tungen og at bredden af kantpartiet målt radialt fra midten af dette er størst i området ved tungens rod.

25 Et praktisk mål for den nyttige bevægelse af aktiva toren er til mange formål snapbevægelsen ved den frie ende af tungen målt ud fra aktivatorens periferi til en side af aktivatoren mod en nominel kraft på 50 g vægt. Denne virksomme eller nyttige bevægelse er den, som sædvanligvis kan 30 anvendes i elektriske afbrydere. En aktivator ifølge opfindelsen har en nyttig bevægelse målt på ovennævnte måde, som kan være fx mellem to og tre gange den nyttige bevægelse ved kendte udformninger, dvs. en betydelig forbedring. Det er imidlertid således, at jo større den nyttige bevægelse 35 er, jo større er differentialtemperaturen, dvs. differencen i arbejdstemperaturerne for tiltagende og faldende omgivelsestemperatur, men dette er i mange anvendelser ikke særligt vigtigt.

DK 153189 B

4

Som følge af denne forøgede bevægelse er det muligt at anvende billigere typer bimetalblik (fx Ni-Cr/Ni-Fe-laminater) i stedet for de mere kostbare typer med et højt manganindhold, som sædvanligvis bruges i skiverne.

5 Konstruktionen af området ved tungeroden er vigtigt for aktivatorens levetid, eftersom det er her, de store spændingskoncentrationer opstår. Skarpe hjørner i dette område ville føre til lokaliserede punkter med meget høje spændingskoncentrationer, men dette undgås ved at udforme åbningen 10 med afrundede ender ved tungeroden.

Mens det er fordelagtigt at have den største radiale bredde af det hvælvede kantparti i nærheden af tungeroden, er det vigtigt, ikke at reducere bredden af kantpartiet andre steder så meget, at den totale mekaniske styrke i ak-15 tivatoren svækkes til et punkt, hvor den er ude af stand til at levere den nødvendige frembragte kraft ved reversering eller inversion. Ligeledes må tungen selv have tilstrækkelig mekanisk styrke til at levere den ønskede kraft. En tunge med tilspidset form opfylder dette krav, medens den minima-20 liserer alle tendenser til at tungen selv inverterer over bredden ved snapbevægelsen af aktivatoren, noget som ville reducere den nyttige bevægelse af tungens frie ende. Bredden af tungen ved roden kan godt være af samme størrelsesorden som.bredden af kantpartiet omkring tungeroden, men er for-25 trinsvis lidt mindre.

For at lette fremstillingen er bi'metallegemet fortrinsvis hvælvet over hele sin overflade, men om ønsket behøver dele af eller hele tungen ikke at blive deformeret ved op-presningsoperationen. Imidlertid kan bimetallegemet have 30 andre områder, som er plane og udeformerede, fx flade ører til monteringsformål, hvilke ører strækker sig ud fra det hvælvede kantparti. Selvom aktivatoren fortrinsvis er cirkulær for lettere at kunne formes mellem presseværktøjer, kan den også fx være rektangulær eller ellipseformet.

35 Ved enkelte anvendelser kan aktivatoren være løst monteret, medens den ved andre anvendelser kan være svejset eller fastlåst til en monteringsindretning og den kan yderligere bære en elektrisk kontakt. Aktivatoren kan hensigts-

DK 153189 B

5 mæssigt fastgøres ved tungens frie ende, hvor virkningerne på spændingerne i aktivatoren vil være mindst eller ved aktivatorens periferi modsat tungens frie ende.

På aktivatorer, som skal indgå i strømfølsomme afbry-5 dere, er der monteret en elektrisk kontakt, således at en strøm kan passere gennem aktivatoren, idet aktivatoren bliver opvarmet til en værdi over sin arbejdstemperatur som et resultat af en overstrøm. Et af hovedproblemerne i forbindelse med kendte, strømfølsomme aktivatorer er at øge 10 deres elektriske modstand, således at de reagerer på forholdsvis små strømme uden at aktivatoren samtidig bliver for stærkt mekanisk svækket. En reduktion af bimetaltykkelsen og de totale dimensioner på en aktivator vil øge den elektriske modstand, men det vil også svække den. Dette problem er spe-15 cielt påtrængende i dag, eftersom det nu er sædvanligt at kræve en følsomhed over for strømme på omkring 2 amp.

For at opnå en lav strømfølsomhed er der ifølge britisk patentskrift 1.363.541 beskrevet en afbryderaktivator af den type, som omfatter et bånd eller en stribe af 20 fleksibelt bimetal med en fri tunge mellem to ydre ben, idet tungen er forbundet med båndet eller striben ved den ene ende og er fri ved den anden ende, og hvor båndet eller striben er meddelt indre spændinger, således at den bringes til at krumme sig i to retninger og dermed bevæger sig med foran-25 dringer i temperaturen mellem to stillinger på hver sin side af en mellemliggende ustabil stilling med en snapvirkning. Tungen og/eller yderbenene på elementet har perforeringer for at øge den elektriske modstand mod strøm på langs gennem elementet. For at få nødvendig mekanisk styrke og stabi-30 litet har imidlertid kendte udformninger ganske brede ben og tunge og er fremstillet af forholdsvis tykt bimetal og de har således ikke særlig stor elektrisk modstand. Aktivatoren ifølge den foreliggende opfindelse derimod har de nødvendige spændingskoncentrationer for at opnå snapvirkning 35 anbragt i periferien og tungeroden, der på grund af konstruktionen af stærke og stabile områder kan fremstilles af tyndt bimetal og med små dimensioner. Dette er meget gunstigt ved brug i strømfølsomme afbrydere. For at øge den elektriske

DK 153189 B

6 modstand og dermed følsomheden i aktivatoren ifølge opfindelsen kan periferien eller kantpartiet gøres smallere, især i området modsat tungeroden. Eventuelt kan der i dette område fremstilles perforeringer, således som ifølge bri-5 tisk patentskrift nr. 1.363.541. Tungen kan også gøres smallere eller,som det foretrækkes for at bibeholde tungens styrke, kan den have en åbning eller åbninger, fortrinsvis udformet som langsgående spalter.

Et andet aspekt ifølge opfindelsen består i en frem-10 gangsmåde til fremstilling af en aktivator som angivet ovenfor, idet de nye og ejendommelige træk ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen består i, at bimetallegemet som helhed i et indledende pressetrin bliver presset mellem et første presseværktøj, som er hvælvet, og en indretning, som virker 15 som en usammentrykkelig væske, og i et efterfølgende pressetrin presses ud mellem et andet presseværktøj, som har en modsat hvælving i forhold til det første presseværktøj og den nævnte indretning, som virker som usammentrykkelig væske for derved at give legemet en endelig hvælving svarende til 20 formen af presseværktøjet, således at legemet kan reverseres i krumning med snapvirkning, når temperaturen ændres.

Ved at anvende en indretning eller midler, som virker som en usammentrykkelig væske, der tilpasser sig til konturerne af aktivatoren under en presseoperation, men som til-25 vejebringer modstand for at gøre presseoperationen effektiv, har man fundet, at der opnås mere pålidelige resultater med hensyn til nøjagtig forudbestemte karakteristikker for aktivatoren sammenlignet med den kendte fremgangsmåde, hvor udformningen sker mellem to stålforme. Dette fører til, at 30 den andel af aktivatorerne, som har de ønskede karakteristikker ved masseproduktion, bliver meget større. Dette kan forklares ved, at små dimensionsmæssige unøjagtigheder i formene og bimetalblikket skaber høje lokale spændingskoncentrationer, som påvirker arbejdskarakteristikkerne for en akti-35 vator, medens midler, som virker som en usammentrykkelig væske, tilpasser sig sådanne dimensionsmæssige unøjagtigheder, således at de lokale høje spændingskoncentrationer bliver reduceret. Desuden vil tykkelsen af bimetallet påvirke

DK 153189 B

7 presseoperationens nøjagtighed.

Med en aktivator som omtalt her har man fundet, at det tryk, som udøves i presseoperationen, påvirker de resulterende karakteristikker for aktivatoren, og at det føl-5 gelig er nødvendigt at trykket bestemmes på forhånd for at sikre nøjagtige forudbestemte arbejdskarakteristikker.

Midlerne, som virker som en usammentrykkelig væske, kan omfatte en beholder med en usammentrykkelig væske dækket med en fleksibel membran, på hvilken aktivatoren kan anbrin-10 ges. For enkelthedens skyld foretrækkes det imidlertid at anvende et fast materiale, såsom en polyurethangummi ("Avo-thane" (reg. varemærke)).

Opfindelsen omfatter også en indretning til fremstilling af en bimetalaktivator ifølge opfindelsen under ud-15 øvelse af den ovenfor angivne fremgangsmåde. Det nye og ejendommelige ved denne indretning består i korthed i en presse omfattende et første presseværktøj eller en sænke, som er hvælvet og indrettet til at samvirke med en indretning, der virker som en usammentrykkelig væske til presning af hele 20 legemet, og ved et andet presseværktøj, som er hvælvet i modsat retning af det første presseværktøj og en beholder indeholdende den nævnte indretning, som udgør en usammentrykkelig væske og som er indrettet til at være bevægelig mellem presseværktøjerne. Ved at beholderen er bevægelig mellem forskel-25 lige presser kan en aktivator underkastes forskellige pres-ningsoperat'ioner uden at blive fjernet fra beholderen. Aktivatoren bliver fortrinsvis først underkastet en omvendt op-presningsoperation, før den bliver præget med den ønskede hvælving, hvorved der forstås en presseoperation, hvor akti-30 vatoren bliver bøjet med en hvælving i modsat retning af den endelige ønskede hvælving. Denne operation er vigtig for at påføre aktivatoren differentialet mellem arbejdstemperaturerne for stigende og faldende omgivelsestemperaturer.

Man har fundet, at efter en oppresning af en aktiva-35 tor som beskrevet her, kan aktivatorens karakteristik hensigtsmæssigt stabiliseres blot ved mekanisk at deformere aktivatoren fra en hvælvet form gennem en central ustabil stilling til den modsatte hvælvede form.

DK 153189 B

8

Dette kan gøres manuelt eller mekanisk i en hydraulisk presse. Efter at en aktivator er blevet presset op, har man fundet ud af at den første snapvirkning er væsentligt forskellig fra efterfølgende snapvirkninger. Arbejds-5 temperaturen er ofte 50° højere end for efterfølgende snapvirkninger. Ved at udføre den første snapvirkning mekanisk i stedet for termisk som tidligere, får aktivatoren mere stabile arbejdskarakteristikker.

En særlig fordel ved den foreliggende opfindelse 10 fremkommer, når det er ønskeligt, at aktivatoren skal bære en elektrisk kontakt eller eventuelt en monteringsindretning. Tidligere er sådanne kontakter eller fastgørelsesindretninger blevet svejset eller nittet til aktivatoren efter formningen af denne. Dette medfører spændinger i bimetallet, som påvir-15 ker arbejdskarakteristikkerne, og det er derfor nødvendigt at kalibrere aktivatoren efter påføringen af kontakten eller fastgørelsesindretningen. Det er ved udnyttelse af den foreliggende opfindelse muligt at påføre en elektrisk kontakt eller en fastgørelsesindretning forud for oppresningsope-20 rationen og således uden at påvirke de ønskede arbejdskarakteristikker.

Foretrukne udformninger ifølge opfindelsen skal beskrives under henvisning til tegningen, på hvilken:

Fig. 1-7 viser planafbildninger af aktivatorer 25 ølge opfindelsen, fig. 8 er en tabel af parametre for aktivatorerne ifølge fig. 1-5, fig. 9 er et blokdiagram af en fremgangsmåde til formning af en aktivator ifølge opfindelsen, 30 fig. 10 er et skematisk snit gennem et apparat til formning ifølge en foretrukken fremgangsmåde af en aktivator ifølge opfindelsen, og fig. 11 er et skematisk snit af apparatet til stabilisering af egenskaberne af en aktivator ifølge opfin-35 delsen.

DK 153189 B

9

Alle de viste aktivatorer har bortset fra aktivatoren på fig.

5 en cirkulær omkreds.

Medens en cirkulær form foretrækkes for bekvemmeligheden i masseproduktion, har det vist sig, at den nøjagtige form af omkred-5 sen ikke er kritisk for aktivatorens drift og at en rektangulær form for eksempel er lige så god.

Hver aktivator, bortset fra den på fig. 5 viste har en halvcirkulær reces lo i omkredsen. Hver aktivator har en tunge 12, som i det mindste delvis er centralt placeret i aktivatoren formet ved 10 hjælp af en generelt U-formet åbning 14 med generelt krum ydre omkreds .

Aktivatorerne er udformet i en oppresningsoperation, i hvilken en sfærisk krumning er indført i hele aktivatorens overflade. Medens konventionelle oppresningsoperationer kan anvendes, foretrækkes det 15 dog at oppresningen sker som beskrevet nedenfor.

Forskellen mellem de forskellige viste aktivatorer beror på formen og placeringen af tungen 12 og åbningen 14, og disse forskelle giver anledning til deres forskellige driftsegenskaber, af hvilke nogle er vist på fig. 8. Værdierne, som er anført på fig. 8, er for ud-20 valgte aktivatorer, der alle er fremstillet ved samme fremgangsmåde med samme sfæriske krumningsradius, en diameter på 12 mm og fremstillet af o,2 mm tykt bimetal. Bladene er udvalgt til at have en brudtemperatur på loo°, således at deres differentiale * og anvendelige bevægelse er sammenlignelige. Medens de givne værdier er repræsentative 25 for de forskellige former skal de ikke nødvendigvis tages som middelværdier for aktivatorer fremstillet med disse bestemte udformninger.

Når man sammenligner de opgivne værdier vil det bemærkes, at området af anvendelig vandring er betydeligt større end vandringen 30 af en ækvivalent skive, idet den mindste vandring er o,32 mm for elementet ifølge fig. 2, dvs. ca. 1,8 - 2,2 gange vandringen af en "ækvivalent skive", medens den største vandring for elementerne ifølge fig. 4 og 5 er o,45 mm, hvilket er ca. 2,5 - 3 gange vandringen af en "ækvivalent skive".

35 Differentialet for aktivatorerne er mellem 3o° og 4o°C. Diffe rentialet for en bestemt form er afhængig af bevægelsen af aktivatoren og derved er det med henblik på at reducere differentialet væsentligt, sædvanligvis nødvendigt at reducere bevægelsen.

DK 153189 B

10

De på fig. 1 og 2 viste aktivatorer 1 og 2 har en tunge 12 af konstant bredde, 2,5 mm med halvcirkulær ende. Aktivatoren vist på fig. 1 har en relativt lang tunge, der måler 4,5 mm fra spids til rod. Åbningen 14 har relativt lange sidelapper 16 udformet med afrundede ender med 1 mm radius op til tungeroden 18 og en 3,5 mm ra-5 dius af den ydre omkreds. Kanten 2o er af i det væsentlige konstant radial bredde, 2,5 mm, omend den bliver noget bredere i nærheden af tungens rod.

Som vist på fig. 2 er en repræsentativ værdi for den anvendelige vandring af aktivatoren ifølge fig. 1 o,36 mm med et differen-10 tiale på 37°C.

Aktivatoren ifølge fig. 2 har en tunge 12, der måler 3,5 mm fra spids til rod og en åbning 14 udformet med o,75 mm radius på afrundingen af enderne ved tungeroden 18 og en 3,o mm radius af den ydre omkreds. Kanten 2o er af i det væsentlige konstant bredde, 3,oo mm 15 Som vist på fig. 6 er en repræsentativ værdi for den anvendelige vandring af aktivatoren ifølge fig. 2 o,32 mm ved et differentiale på 37°C.

Aktivatorerne ifølge fig. 1 og 2 har tunger med konstant bredde og kanter med konstant bredde. Det har vist sig, at tunger med kon-20 stant bredde ikke ubetinget er ønskværdige, eftersom tungen skal være bred ved sin rod for at opnå mekanisk styrke, medens stor bredde i dens centrale område er uønskelig, da tungen har tendens til at bøje sig på tværs af bredden samtidig med snapvirkningen af aktivatoren, hvilket medfører en mindre bevægelse. På lignende måde er en kant med 25 konstant bredde ikke foretrukket, fordi det har vist sig at være et bedre kompromis mellem de forskellige konstruktionsfaktorer, der opnås ved at den maksimale kantbredde findes i området ved tungeroden, fra.hvilken bredden progressivt reduceres til et minimum ud for den frie ende af tungen.

30 Følgelig har aktivatorer ifølge fig. 3 og 4 tunger, som tilspid· ses fra roden og hvis kanter aftager kontinuerligt fra et maksimum i området ved tungeroden til et minimum modsat den frie ende af tungen.

Aktivatoren ifølge fig. 3 har en bred tungerod, nemlig 4 mm.

35 Tungen 12 tilspidses med en 3o°'s vinkel til en halvcirkulær fri ende med 1 mm's radius. Tungen er 4 mm lang. Åbningen 14 har afrundede en-

DK 153189 B

11 der med o,5 mm radius ved tungeroden og den ydre omkreds er defineret ved hjælp af en bue med 3,5 mm radius, hvis centrum er forskudt 1 mm fra centret af aktivatoren. Dette resulterer i en kant, som er 3,5 mm bred ved tungen og aftager kontinuerligt til et minimum på 1,5 mm 5 ud for den fri ende af tungen. Som vist på fig. 2a er den repræsentative værdi af den anvendelige vandring af denne aktivator o,34 mm med et differentiale på 34°C.

På fig. 4 tilspidses aktivatortungen 12 med 15° fra en tungerod, som er 3,5 mm bred til en afrundet fri ende med en 1 mm radius.

10 Tungen er 4,5 mm lang. Åbningen 14 har afrundede ender på o,5 mm radius i området ved tungeroden og den ydre perimeter af åbningen er defineret ved en bue på 3,5 mm radius med et centrum i 1 mm afstand fra centrum af aktivatoren. Kanten har en bredde ved tungeroden på 3,5 mm aftagende til et minimum på 1,5 mm ud for den frie ende af 15 tungen. Fra fig. 6 læses en repræsentativ værdi af den anvendelige bevægelse af aktivatoren til o,45 mm med et differenttiale på 38°C.

Det har vist sig, at aktivatoren ifølge fig. 4 generelt har minimale spændingskoncentrationer som resultat af dens jævne konturer.

Den brede kant ved tungeroden giver tilstrækkelig styrke i den 20 snapvirkende bevægelse og aktivatoren har vist sig at have en meget stabil afbrydertemperatur (2°-3°C efter lo.ooo operationer) og har ingen særlig høje lokale spændingskoncentrationer, hvor revnedannelse sædvanligvis forekommer.

Aktivatoren ifølge fig. 5 har en indre form af tungen og åbnin-25 gen med nøjagtig samme form som fig. 4. Det har vist sig, at der opnås lignende egenskaber, idet den kvadratiske omkreds med en sidelængde på 12 mm på fig. 5 ikke påvirker virkemåden af aktivatoren i nogen betydningsfuld grad.

Aktivatoren ifølge fig. 6 og 7 er indrettet til brug i forbin-30 delse med strømfølsomme kontakter (maksimalafbrydere) og har en kontakt 22 fastsvejset til kanten 2o modsat den frie ende af tungen 12. Kontakterne fastgjøres til bimetallet inden oppresningen til den hvælvede form finder sted som beskrevet nedenfor. Onder brugen løber der strøm fra den frie ende af tungen gennem tungeroden og begge parter 35 af kanten 2o til kontakten 22.

Begge aktivatorer ifølge fig. 6 og 7 har samme generelle form

DK 153189 B

12 som aktivatoren vist på fig. 4, men med henblik på at forøge den elektriske modstand overfor strømforløbet er de mindre, kun lo mm i diameter, og er fremstillet af l,o mm tykt bimetal. Begge aktivatorer har en langsgående slids 24 i tungen 12 for at forøge den elektriske 5 modstand. Aktivatoren ifølge fig. 7 har tre cirkulære åbninger 28 på begge sider af kontakten 22 i den snævreste del af kanten 2o og dette tjener til i væsentlig grad at forøge den elektriske modstand. Aktivatoren ifølge fig. 6 har i stedet for åbningen i kanten sin kant væsentligt indsnævret i området 26 på begge sider af kontakten 22 sam-10 menlignet med kanten i fig. 7, medens den stadig har tykkelse nok til at sikre, at der frembringes tilstrækkelig kraft i snapvirkningen. Dette tjener også til i væsentlig grad at forøge den elektriske modstand.

Begge aktivatorer på fig. 6 og 7 er følsomme overfor elektriske 15 strømme så lave som 2 amp., der vil-udløse den snapvirkende bevægelse.

Forskellige andre arrangementer kan foreskrives til forøgelse af den elektriske modstand. Således kan tungen blive opdelt i to separate tungeafsnit, der hver strækker sig fra samme tungerod.

Den elektriske kontakt behøver ikke nødvendigvis at blive place-20 ret på periferien i nærheden af den frie ende af tungen, men kunne f.eks. placeres på selve tungen eller på et andet hensigtsmæssigt sted. Desuden kan der anvendes mere end een kontakt.

Ved en foretrukken fremgangsmåde til fremstilling af de ovenfor nævnte aktivatorer udstanses aktivatorens form fra en bimetalstrim-25 mel. En eller flere elektriske kontakter kan svejses eller nittes til aktivatoren på et passende sted på denne. Derefter hvælves aktivatoren til den ønskede form.

Ifølge en foretrukken fremgangsmåde ifølge opfindelsen som vist skematisk på fig. 9 fremføres bimetal i form af en strimmel kontinuer-30 ligt fra en rulle af strimmelformet materiale til en udstansningsstation 12o. Et stempel 122 udstanser aktivatorformen fra bimetallet med tungen af aktivatoren pegende i længderetningen af strimlen, således at indre spændingslinier, som uden undtagelse forekommer i længderetningen af strimlen, løber i længderetningen af tungen og derfor ikke 35 påvirker virkemåden af aktivatoren. Efter udstansning presses aktivatoren A tilbage i strimmelen med en trykpude 124. Dette er en almindelig anvendt operation, men den er specielt ønskelig i forbindelse 13

DK 15318 9 B

med den foreliggende opfindelse, eftersom aktivatoren kan videretransporteres i strimmelen til viderebehandling og derved fastholdes i den ønskede orientering.

Hvis det ønskes at der skal monteres en elektrisk kontakt på 5 aktivatoren fastgøres kontakten forud for udstansningsoperationen ved hjælp af en nittemaskine, således som det skematisk er vist ved 9o. Maskinen indbefatter en holder 92 til en nitte 94 og et stempel 96 til gennembrydning af bimetalstrimmelen og nitning af nitten til strimlen.

De udstansede aktivatorer transporteres i strimlen til en op-10 presningsstation 13o, hvor de tildeles en forudbestemt hvælvet form til at give de ønskede temperaturfølsomme egenskaber. Stationen omfatter to hydrauliske presser, i hvilke aktivatoren successivt oppresses, idet den første presse meddeler en modsat hvælvet form og den anden presse meddeler den ønskede hvælvede form. Det har vist sig, at opera-15 tionen med den omvendte hvælving i høj grad er ønskværdig, eftersom den fjerner mindre spændinger og deformationer, som kan være til stede i aktivatoren hidrørende fra udstansningen. Endvidere giver den omvendte hvælving en forspændimg i bimetallet, dvs. producerer irreversible bevægelser og spændinger mellem de to lag bimetal, hvilke i 20 betydelig grad bestemmer differentialet mellem aktiveringstemperaturen af aktivatoren ved stigende og ved faldende temperatur.

I oppresningsstationen placeres en aktivator A i en modholder 32 (fig. lo), som kan transporteres mellem en hydraulisk presse 34 med en matrice til omvendt hvælving af aktivatoren og en hydraulisk 25 presse 38 med en matrice 4o til positiv hvælving af aktivatoren. Modholderen omfatter en beholder med en basis 42, sidevægge 44 og en top 46. Toppen 46 har en cirkulær åbning 48, i hvilken aktivatoren passer nøjagtigt. Beholderen indeholder en pude 5o af syntetisk gummi, Avothane (RTM), som under oppresningstrinnet virker som en usam-30 mentrykkelig væske. Toppen 46 og sidevæggene 44 er ud i eet med hinanden og kan forskydes op og ned i forhold til basis 42.

Matricen 36 med modsat hvælvning har et fremspring 52 med en flade 54 med den ønskede sfæriske krumning. I en oppresningsoperation bevæges matricen 36 nedad, således at fremspringet passer tæt ind i 35 åbningen 48 og fladen 54 kommer i kontakt med aktivatoren A.

Ved yderligere bevægelse nedad kommer en skulder 56 på matricen 36 i kontakt med beholdertoppen 46, således at når der udøves et fuldt 14

DK 153189 B

pressetryk bevæger matricen 36, toppen 46 og sidevæggene 44 sig nedad som et hele i forhold til basis 42 og puden 5o. Puden 5o virker som en usammentrykkelig væske og giver den nødvendige modstand til at meddele den ønskede form til aktivatoren A, Bevægelse af gummiet under 5 presseoperationen til optagelse af formen af matricen og som resultat af en mindre sammentrykning kan forekomme i gummiet bredes over hele tværsnittet af beholderen hvorved nedbrydning af gummiet på grund af overdreven ekstrusion i formningsarealet ikke forekommer. Når et forudbestemt tryk er blevet udøvet på aktivatoren A trækkes fremspringet 10 52 tilbage.

Aktivatoren A forbliver i modholderen og modholderen transporteres til pressen 38, hvori den positive oppresning sker. Matricen 4o har et fremspring 6o med en forside 62 med den ønskede positive sfæriske krumning til meddelelse af den ønskede hvælvede form til akti-15 vatoren A. Aktivatoren A er positivt hvælvet ved hjælp af pressen 38, idet presseoperationen udføres på samme måde som beskrevet ovenfor, idet der tilføres et forudbestemt pres til aktivatoren.

Ved anvendelse af en gummipude 5o har det vist sig, at der opnås mere pålidelige resultater i retning af nøjagtigt forudbestemte egen-20 skaber af aktivatoren sammenlignet med de kendte fremgangsmåder til formning mellem to stålmatricer. Dette kan forklares ved, at små di-mensionelle unøjagtigheder i formningen og opretningen af matricerne og unøjagtigheder i bimetalpladen frembringer høje lokale spændingskoncentrationer, der påvirker driftsegenskaberne af aktivatoren, medens 25 gummipuden, der virker som en usammentrykkelig væske, indstiller sig selv overfor sådanne dimensionelle unøjagtigheder og som følge heraf vil de lokale spændingskoncentrationer reduceres. Desuden vil svingninger i trykket vinder presseoperationerne effektivt reduceres til det halve sammenlignet med presning mellem stålmatricer.

30 Som et eksempel viser tabellen nedenfor udbyttet af 4 batches af aktivatorer, som (et hvælvet legeme med en generelt U-formet åbning, der afgrænser en ved den ene ende fri tunge), hvor hver batch omfatter firehundrede aktivatorer. Aktivatorerne har en nominel aktiveringstemperatur på loo°C.

DK 153189 B

15

TABEL

% kasseret med % med en aktive- % med en aktive- % kasseret med aktiveringstemp.ringstemperatur ringstemperatur aktiveringstemp. over lo5°C på loo°C 12%'°C loo°C ±5QC under 95°C

5 1. 2 73 97 1 2. 4 71 95 1 3. 2 73 97 1

4. 7 68 93 O

1 0 Der er således opnået et udbytte af aktivatorer med en aktive ringstemperatur indenfor 2%% af den nominelle aktiveringstemperatur, og en ændring på kun 3% i aktiveringstemperaturen over 2o.ooo operationer kan opnås med fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Dette er en langt større pålidelighed end hvad der kan opnås ved kendte fremgangs-15 måder.

Det har vist sig, at trykket, der udøves under presseoperationen påvirker de endelige driftsegenskaber af de omhandlede aktivatorer. Det er derfor vigtigt, at der udøves et nøjagtigt forudbestemt tryk under oppresningsoperationen, specielt under den endelige posi-20 tive hvælvingsoperation. Det har vist sig, at en ændring fra 3 tons tryk til 5 tons tryk forøger omslagstemperaturen med ca. 8°C omend der viser sig fluktuationer i trykket i størrelsesordenen af 5o kg, således som det normalt optræder i presseoperationer og disse viser sig ikke i synderlig grad at påvirke aktiveringstemperaturen.

25 Pressematricerne kan fremstilles ved normal værktøjsfremstil lingsteknik til dannelse af serier af hvælvinger med o,l mm trin i krumningsradius for at tilvejebringe en nøjagtig kontrol med den ønskede aktiveringstemperatur for aktivatorerne. Derved kan en serie af matricer give en trinvis justering af aktiveringstemperaturen og 30 trykket i svejseoperationen kan give en kontinuerlig justering mellem trinnene til indstilling af aktiveringstemperaturen.

Efter oppresning overføres aktivatoren til en spændingsfrigørelsesstation 8o, hvor ustabile spændinger i aktivatoren aflastes 16

DK 153189 B

for at forøge den efterfølgende stabilitet af aktivatoren. I stationen 8o, vendes aktivatoren A først mekanisk til den modsat hvælvede form ved hjælp af et apparat 82 vist i detaljer på fig. 11. Denne mekaniske vending har vist sig at give en betydelig stabilitet. Under 5 henvisning til fig. 11 omfatter apparatet 82 en aktivatormontering 86 med et øverste afsnit 88 med en reces, i hvilken aktivatoren placeres. En finger 9o bevæges nedad mod monteringen 86 til mekanisk at deformere denne mellem modsat hvælvede former af aktivatoren A, som er monteret i afsnittet 88.

10 Aktivatoren kan derefter udsættes for en varmebehandling i en kort tidsperiode til videre stabilisering som for eksempel ved at nedsænke aktivatoren i et affedtende oliebad 84 ved 25o°C i nogle få sekunder.

\

Claims (23)

1. Termisk følsom aktivator med snapvirkning og omfattende et legeme af bimetalplade med en åbning (14), som 5 har en ydre omkreds og en indre omkreds, og som danner en tunge (12) med en fri ende og med en længde, som er større end dens bredde målt midt på længden af tungen (12), hvilken indre omkreds går jævnt over i krumme partier af den ydre omkreds ved afrundede ender af åbningen (14) nær 10 tungens rod (18), og et kantparti (20) af legemet, som omgiver tungen (12) og i forhold til hvilket tungen i det mindste delvis befinder sig stort set centralt,- og- son er blevet deformeret i en oppresmingsproces til at få en form svarende til en matrice af hvælvet form, hvilket kantparti 15 (20), som omgiver tungen (12) er indrettet til at reverse re sin krumning med snapvirkning, når temperaturen ændres, kendetegnet ved, at den indre omkreds og de krumme partier af den ydre omkreds danner et udvidet eller lommeformet parti (16) af åbningen (14) på hver side af tun-20 gen (12), og at bredden af kantpartiet (20) målt radialt fra midten af denne er størst i området ved tungens rod (18).

2. Aktivator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kantpartiet (20) har gradvis reduceret bredde fra åbningens (14) afrundede ender i retning mod den frie ende af 25 tungen (12) .

3. Aktivator ifølge krav 2, kendetegnet ved, at bredden af kantpartiet (20) har en mindsteværdi lige over for den frie ende af tungen (12).

4. Aktivator ifølge krav 3, kendetegnet ved, 30 at den største bredde af kantpartiet (20) er i det mindste dobbelt så stor som den mindste bredde af dette.

5. Aktivator ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at de krumme partier af den ydre omkreds af åbningen (14) delvis er cirkulære.

6. Aktivator ifølge krav 5, kendetegnet ved, at de krumme partier har et fælles centrum i afstand fra centrum af kantpartiet (20) og er forskudt i retning af den frie ende (12). DK 153189 B

7. Aktivator ifølge krav 4, 5 eller 6, kendete g-n e t ved, at diameteren af de krumme partier er større end halvdelen af den ydre diameter af kantpartiet (20) .

8. Aktivator ifølge et hvilket som helst af de foregåen-5 de krav, kendetegnet ved, at den største bredde af kantpartiet (20) i området ved tungens rod (18) er større end bredden af tungen målt ved midten af dennes længde.

9. Fremgangsmåde til fremstilling af en aktivator ifølge hvilket som helst af kravene 1-8, ved hvilken der ud fra 10 en bimetalplade tildannes et legeme med en åbning, som har en ydre omkreds og en indre omkreds, som definerer en tunge med en fri ende mellem de to udvidede eller lommeformede partier af åbningen, hvilken indre omkreds går jævnt over i krumme partier af den ydre omkreds ved afrundede ender af 15 åbningen nær tungeroden, hvilken tunge i det mindste delvis er placeret stort set centralt på legemet, kendetegnet ved, at bimetallegemet (A) som helhed i et indledende pressetrin bliver presset mellem et første presseværktøj (54), som er hvælvet og en indretning (50), der virker som 20 en usammentrykkelig væske, og i et påfølgende pressetrin presses mellem et andet presseværktøj (62), som har en modsat hvælving af det første presseværktøj og den nævnte indretning (50), som virker som usammentrykkelig væske for derved at give legemet (A) en endelig hvælving svarende til 25 formen af presseværktøjet, således at legemet kan reverseres i krumning med snapvirkning, når temperaturen ændres.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet ved, at legemet (A) anbringes i en beholder (32) indeholdende en indretning (50), som virker som usammentrykkelig væske, 30 og beholderen (32) bevæges mellem det første og det andet presseværktøj (54,62) for at udføre de nævnte presseoperationer .

11. Fremgangsmåde ifølge krav 9 eller 10, kendetegnet ved, at den nævnte indretning, som virker som usammen- 35 trykkelig væske, omfatter en gummipude (50).

12. Fremgangsmåde ifølge krav 11, kendetegnet ved, at der under den eller de nævnte presseoperationer på legemet (A) også udøves et tryk på den gummipude, som omgi- DK 153189 B ver legemet.

13. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 9-12, kendetegnet ved, at en elektrisk kontakt eller monteringsdel (94| anbringes på bimetallegemet forud for 5 presseoperationen eller -operationerne, og at legemet anbringes på indretningen med usammentrykkelig væske med kontaktens eller monteringsdelens forside nedefter under presseoperationen eller presseoperationerne.

14. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 10 9-13, kendetegnet ved, at bimetal i form af en strimmel fremføres til en udstansningsstation (122), hvor legemet udstanses af strimmelen og derefter bliver presset tilbage ind i strimmelen forud for presseoperationen eller -operationerne.

15. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 9-14, kendetegnet ved, at der efter presseoperationen eller -operationerne, men før en temperaturpåvirket snapvirkning sker i legemet, foretages en mekanisk reversering (82) af legemets krumning.

16. Fremgansmåde ifølge krav 15, kendetegnet ved, at den mekaniske reversering (82) udføres med en stempelenhed (90), som påvirker legemet (A), medens dette er monteret i en beholder (86).

17. Fremgangsmåde ifølge krav 15 eller 16, kende- 25 tegnet ved, at den længde, hvormed legemet (A) bevæger sig under den mekaniske reversering (82), justeres for derved at bestemme den efterfølgende arbejdstemperatur for aktivatoren.

18. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet 30 ved, at trykket under presseoperationen justeres for derved at bestemme den efterfølgende arbejdstemperatur for aktivatoren.

19. Indretning til fremstilling af en bimetalaktivator under udøvelse af fremgangsmåden ifølge et hvilket som helst 35 af kravene 9-18 og omfattende en indretning til ud fra en bimetalplade at tildanne et legeme med en åbning, som har en ydre omkreds og en indre omkreds, som danner en tunge med en fri ende mellem to udvidede eller lommeformede partier DK 153189 B af åbningen, hvilken indre omkreds går jævnt over i krumme partier af den ydre omkreds ved afrundede ender af åbningen nær tungeroden, hvilken tunge befinder sig i det mindste delvis stort set centralt placeret på legemet, kende-5 tegnet ved en presse omfattende et første presseværktøj (54,62) eller en sænke, som er hvælvet og indrettet til at samvirke med en indretning (50), som virker som usammen-trykkelig væske for at presse hele legemet (A), og ved et andet presseværktøj (62), som er hvælvet i modsat retning 10 af det første presseværktøj (54) og en beholder (44) indeholdende den nævnte indretning (50), som udgør en usammen-trykkelig væske, og er indrettet til at være bevægelig mellem presseværktøjerne.

20. Indretning ifølge krav 19, kendetegnet 15 ved, at pressen omfater en indretning til justering af anlægstrykket mellem presseværktøjet og indretningen (50), som udgør en usammentrykkelig væske.

21. Indretning ifølge krav 19 eller 20, kendetegne t ved, at indretningen (50), som udgør en usammentryk- 20 kelig væske, er monteret i en beholder med en bund (42), sidevægge (44) og en top (46), hvilken top har en åbning (48) til optagelse af legemet (A), idet toppen (46) og sidevæggene (44) er bevægelige i forhold til bunden (42), hvilke presseværktøjer (54,62) er således dimensioneret, 25 at de tætsluttende kommer i indgreb med åbningen (48) og med toppen (46) for at udøve et tryk på disse under presseoperationen .

22. Indretning ifølge et hvilket som helst af kravene 19, 20 eller 21, kendetegnet ved en mekanisk ind - 30 retning (82) til reversering af legemets (A) krumning efter presseoperationen eller -operationerne.

23. Indretning ifølge krav 22, kendetegnet ved, at reverseringsindretningen (82) omfatter et stempel (90), en holder (86) for legemet (A), en indretning til at presse 35 stemplet (90) og til nøjagtig at bestemme den fengde, som legemet bevæger sig under den mekaniske reversering.