Opublikowano dnia 28 listopada 1959 r. / ?m\ %l % POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 42462 KI. 45 ¦%m— Gustaw F. Gerdts KG*) Bremen, Niemiecka Republika Federalna ku) B/k GosA ufa Termostat Patent trwa od dnia 27 marca 1958 r.Przedmiotem wynalazku jest skladajacy sie z kilku bimetalowych plytek termostat do uza¬ leznionego od temperatury sterowania, a w szczególnosci organów sterujacych i organów zamykajacych, zwlaszcza dla garnków kon¬ densacyjnych pary wodnej, w którym plytki bimetalowe sa w ten sposób parami ulozone wspólsrodkowo wzgledem organu sterujacego, ze przy wzroscie temperatury obydwie bimeta¬ lowe plytki kazdej pary wykrzywiaja sie wza¬ jemnie w przeciwnych kierunkch, przy czym ich swobodne konce ukladaja sie na sobie i wza¬ jemnie podpieraja, a kazda z obydwóch bime¬ talowych plytek kazdej pary plytek swoim srod¬ kiem, posrednio lub bezposrednio, zwiazana jest sztywno ze zwrócona ku niej plytka bime¬ talowa kazdorazowo sasiadujacej pary plytek i przy tym sily przesuwajace wszystkich par *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa dr inz. Hans Martin Pape i inz. Josef Lingnau. plytek bimetalowych sa wspólsrodkowo prze¬ noszone na organ sterujacy poprzez srodek jed¬ nej skrajnej plytki bimetalowej, podczas gdy druga skrajna plytka bimetalowa swoim srod¬ kiem opiera sie o opore nieruchoma.Znane sa juz bimetalowe termostaty, w któ¬ rych kilka plytek bimetalowych zostaje pola¬ czone w jeden pakiet, który swoim jednym koncem przymocowany jest do nieruchomego elementu kadluba lub na takim nieruchomym elemencie opiera sie, podczas gdy drugi, prze¬ suwajacy sie, zaleznie od temperatury, swo¬ bodny koniec bimetalowego pakietu, przegu¬ bowo lub takze tylko sztywno polaczony jest z organem sterujacym, oddzialywujac na niego za pomoca przenoszenia zaleznych od tempe¬ ratury sil przesuwajacych bimetalowego pa¬ kietu. Te termostaty maja taka wade, ze juz wewnatrz pakietu bimetalowych plytek, w cza¬ sie zaleznego od temperatury ich wykrzywia¬ nia, wystepaja sily tarcia, które zmniejszaja uzyteczne sily przesuwajace. Poza tym wyste-tfuja równiez sily tarcia przy przenoszeniu sil przesuwajacych na organ sterujacy gdyz, prze¬ noszace sily przesuwajace swobodne konce pa¬ kietu plytek bimetalowych przy wykrzywia¬ niu sie nie poruszaja sie ruchem prostolinio¬ wym w kierunku osi organu sterujacego, lecz poruszaja sie po luku. A zatem, nie zawsze w kierunku osi organu sterujacego skierowane i na niego oddzialywujace, sily przesuwajace pakietu plytek bimetalowych powoduja poza tym wystepowanie sil zakleszczajacych w pro¬ wadnicy organu sterujacego, które równiez wplywaja hamujaco na dzialanie sil przesuwa¬ jacych.W celu unikniecia tych wad sa równiez zna¬ ne juz termostaty, w których plytki bimetalo¬ we sa w ten sposób promieniowo ulozone do¬ okola organu sterujacego, ze ich zalezne od tem¬ peratury sily przesuwajace dzialaja wspólsrod¬ kowo na organ sterujacy. Dzieki temu znosza sie wzajemnie nie skierowane zgodnie z kierun¬ kiem ruchu organu sterujacego, skladowe sil przesuwajacych plytek bimetalowych i przez to unika sie wystepowania sil zakleszczajacych w prowadnicy organu sterujacego. Unika sie równiez sil tarcia, które wystepuja wewnatrz pakietu plytek bimetalowych, w czasie jego za¬ leznego od temperatury wykrzywiania sie. Nie unika sie, lub tylko zmniejsza sie sily tarcia, które wystepuja w miejscach dzialania bime¬ talowych plytek na organ sterujacy i w miej¬ scach podparcia lub zamocowania na nierucho¬ mej oporze, podczas zaleznego od temperatury wykrzywiania sie bimetalowych plytek.W celu unikniecia wyzej wymienionych wad wynalazek przewiduje termostat, w którym wspólsrodkowo i symetrycznie do organu ste¬ rujacego ulozone plytki bimetalowe sa w ten sposób umieszczone parami, ze dwie, tworzace zawsze pare, plytki bimetalowe w czasie wzros¬ tu temperatury wykrzywiaja sie wzajemnie w kierunkach przeciwnych, przy czym swymi swobodnymi koncami ukladaja sie na sobie i wzajemnie podpieraja sie. Kazda z obydwóch plytek bimetalowych swoim srodkiem, posred¬ nio lub bezposrednio, zwiazana jest sztywno z zwrócona ku niej bimetalowa plytka kazdora¬ zowo sasiadujacej pary plytek. Sily przesuwa¬ jace wszystkich par plytek bimetalowych sa przenoszone wspólsrodkowo na organ sterujacy poprzez srodek jednej skrajnej plytki bimeta¬ lowej, podczas gdy druga skrajna plytka bime¬ talowa swoim srodkiem opiera sie o opore nie¬ ruchoma.Dzieki takiemu ukladowi bimetalowe plytki oddzialywuja wspólsrodkowo na organ steru¬ jacy, przez co unika sie sil zakleszczajacych.Przenoszone na organ sterujajcy sily przesu¬ wajace sa skierowane w kierunku osi organu sterujacego. Na krawedziach którymi opieraja sie wzajemnie o siebie obydwie plytki bime¬ talowe kazdej poszczególnej pary, w czasie za¬ leznego od temperatury wykrzywiania sie ich, nie wystepuje wcale tarcie, jak równiez nie wystepuje tarcie na krancowej, oddzialywuja¬ cej na organ sterujacy plytce bimetalowej, ani na drugiej plytce bimetalowej, opierajacej sie swoim srodkiem na oporze.Bimetalowe plytki ukladaja sie prostoliniowo lub prawie prostoliniowo, tworzac plaszczyz¬ ne. Tego rodzaju plytki bimetalowe latwo sie wykonuje i latwo zamontowuje sie. Umozli¬ wiaja one dokladne ustawianie odpowiednio do danych warunków pracy przy montowaniu i wbudowywaniu.Wedlug dalszej cechy charakterystycznej wy¬ nalazku uwaza sie za specjalnie korzystne plyt¬ ki bimetalowe, których powierzchnia ma ksztalt wielokata. Obydwie plytki bimetalowe kazdej pary, w czasie zaleznego od temperatury wy¬ krzywiania sie, spoczywaja na sobie nie wszyst¬ kimi, a tylko niektórymi krawedziami i opie¬ raja sie wzajemnie o siebie tymi krawedziami.Dzieki temu uzyskuje sie to, ze zaraz na po¬ czatku zaleznego od temperatury wykrzywiania sie plytek bimetalowych czynnik roboczy mo¬ ze dostac sie miedzy obydwie bimetalowe plyt¬ ki kazdej pary i w ten sposób wszystkie bime¬ talowe plytki sa omywane ze wszystkich stron przez czynnik roboczy. Korzystnym nastepst¬ wem tego jest dokladne, natychmiastowe rea¬ gowanie na zmiany temperatury wszystkich bi¬ metalowych plytek.Korzystnym okazalo sie takze takie uksztalto¬ wanie powierzchni bimetalowych plytek, aby przedstawialy one czworokat, którego rogi sa sciete. Obydwie plytki bimetalowe kazdej pary w czasie wywolanego zmiana temperatury ich wykrzywiania sie spoczywaja na sobie tylko tymi scietymi krawedziami na rogach czworo¬ kata i opieraja sie wzajemnie o siebie tylko tymi krawedziami.Równiez okazalo sie korzystne trójkatne uksztaltowanie bimetalowych plytek z scie¬ tymi na wierzcholkach rogami, przy czym rów¬ niez w tych plytkach bimetalowych, obydwie bimetalowe plytki kazdej pary spoczywaja na sobie tylko scietymi krawedziami i tymi krawedziami wzajemnie sie o siebie opieraja.Wreszcie równiez korzystne jest uksztaltowa¬ nie powierzchni plytek bimetalowych w postaci równolegloboku z obcietymi naprzeciw siebie — 2 —lezacymi obydwoma ostrokatnymi wierzchol¬ kami równolegloboku, przy czym równiez w tym wykonaniu plytek bimetalowych, obydwie plyt¬ ki bimetalowe kazdej pary ukladaja sie na so¬ bie tylko tymi scietymi krawedziami i tymi krawedziami wzajemnie sie o siebie opieraja.Nastepnie korzystne z punktu widzenia wy¬ nalazku, uksztaltowanie plytek bimetalowych, zostalo zgodnie z wynalazkiem w ten sposób uzyskane, ze sa one wykonane z nierdzewnych stalli o róznych wspólczynnikach rozszerzal¬ nosci, elementy skladowe kazdej bimetalowej plytki sa laczone w zespoly bimetalowe w zna¬ ny w istocie sposób, jak na przyklad przez zgrze¬ wanie punktowe, zgrzewanie liniowe, napawa¬ nie, nadlewanie, przy czym najkorzystniejsze sa zgrzewane liniowo szwy, które przebiegaja po przekatnej do wzdluznego kierunku plytki bimetalowej. W ten sposób najkorzystniej za¬ pobiegl sie niepozadanemu, zmniejszajacemu skuteczne sily przesuwajace, wykrzywianiu sie plytek bimetalowych w kazdym innym kierun¬ ku, niz kierunek wzdluzny plytki.Zgodne z wynalazkiem polaczenie, za pomoca zgrzewania liniowego, najkorzystniej z nier¬ dzewnej stali o róznych wspólczynnikach roz¬ szerzalnosci, skladajacych sie elementów skla¬ dowych kazdej bimetalowej plytki umozliwia to, ze poczatkowo wytwarza sie dluga bimeta¬ lowa tasme, w której bimetalowe elementy skladowe powiazane sa ze soba za pomoca li¬ niowych szwów zgrzewanych, wzdluz tasmy.Z tej bimetalowej tasmy odcina sie nastepnie poszczególne bimetalowe plytki, odpowiednio do przewidywanego ksztaltu ich powierzchni.Jest oczywistym, ze w ten sposób znacznie zmniejsza sie koszt wytwarzania bimetalowych plytek. Poza tym taki sposób wytwarzania bi¬ metalowych plytek ma te powazna zalete, ze bimetalowe plytki odnosnie swoich wlasciwos¬ ci cieplnych sa calkowicie jednakowe.W celu zapewnienia mozliwie jednakowego oddzialywania cieplnego czynnika roboczego na wszystkie plytki bimetalowe sa one za pomoca pierscieni dystansowych lub tym podobnych elementów w ten sposób od siebie oddzielone, ze pomiedzy poszczególnymi parami plytek po¬ zostawiona zostaje przestrzen dostepna dla czynnika roboczego i wystarczajaco duza dla jego swobodnego przeplywu.Dla zapobiezenia, aby bimetalowe plytki nie obracaly sie w czasie wykrzywiania sie, a za¬ tem, aby krawedzie, za pomoca których obydwie bimetalowe plytki kazdej pary spoczywaja na sobie i wzajemnie podpieraja sie, nie przesu¬ nely sie wzgledem siebie, zgodnie z wynalaz¬ kiem przewidziano jeden lub kilka znanych w istocie elementów prowadzacych, za pomo¬ ca których bimetalowe plytki sa przytrzymy¬ wane i prowadzone osiowo wzgledem organu sterujacego. Jako elementy prowadzace, mozna przy tym przewidziec równolegle do organu ste¬ rujacego kolki, przechodzace przez bimetalowe plytki z wystarczajacym luzem. Równiez w kra¬ wedziach bimetalowych plytek mozna przewi¬ dziec prowadzace listwy oraz spoczywajace na so¬ bie i wzajemnie sie podpierajace krawedzie ply¬ tek bimetalowych, które mozna z pewnym luzem wzajemnie polaczyc na wpust lub na zakladke.Stosuje sie równiez prowadzenie bimetalowych plytek przez odpowiednio uksztaltowany organ sterujacy, na przyklad przez organ o przekroju trójkatnym, przy czym otwory w srodku bi¬ metalowym plytek, przez które przechodzi z lu¬ zem organ sterujacy, powinny miec odpowiedni przekrój. Do termostatu wedlug wynalazku mo¬ ga byc zastosowane równiez inne, jeszcze ina¬ czej uksztaltowane elementy prowadzace.Na rysunku uwidoczniono przyklad wykona¬ nia wynalazku na -podstawie cieplnie sterowa¬ nego garnka kondensacyjnego z dwustopniowa dysza sterujaca, która przy wyzszych cisnie¬ niach moze miec jeszcze wiecej stopni. Na ry¬ sunku fig. 1 uwidacznia przekrój wzdluzny cieplnie sterowanego garnka kondensacyjnego, przy czym lewy pólprzekrój pokazuje garnek kondensacyjny w polozeniu otwartym, a pra¬ wy pólprzekrój ten sam garnek w polozeniu zamknietym, fig. 2 — plytke bimetalowa w wido¬ ku z góry i fig. 3 — trzystopniowa dysze ste¬ rujaca w przekroju.Kadlub, uwidocznionego w przekroju wzdluz¬ nym na fig 1, garnka kondensacyjnego sklada sie z czesci kadluba 1 i najkorzystniej z szczel¬ nie na ciecz i cisnienie dokreconego kolpaka 2 kadluba. Wnetrze czesci 1 kadluba, jest podzie¬ lone scianka dzialowa 3 na czesc doplywowa i czesc odplywowa. W sciance dzialowej umiesz¬ czony jest organ sterujacy i organ zamykajacy, a w tym przykladzie wykonania dwustopniowa dysza sterujaca, która sklada sie z dwóch pier¬ scieniowych dysz 4 i 5 i osiowo poruszajacej sie w nich iglicy 6. Tawielostopniowa dysza steruja¬ ca jest specjalnie w ten sposób uksztaltowana, ze po kazdym rozszerzajacym sie w ksztalcie dyszy pierscieniowym gniezdzie 5\ 5", 5"' nastepuje pierscieniowa komora 24', 24", 24'", która co do srednicy i dlugosci jest tak zwymiarowana, ze zgrubienia 6', 6", 6"' iglicy 6 w czasie jej po¬ lozenia pelnego otwarcia (uwidocznionego na ry¬ sunku linia punktowa) niepowoduja zadnego - 8 -zwezenia przekroju przeplywowego w stosunku do swobodnych przekrojów otworów gniazd pierscieniowych 5', 5", 5"', co wyraznie uwi- dacznia na fig. 3 dalszy przyklad trójstopniowej dyszy..Górna, nieruchomo wkrecona w scianke dzia¬ lowa 3 dysza pierscieniowa 5, za pomoca któ¬ rej jednoczesnie dolna dysza pierscieniowa 4 jest utrzymywana w swym zamontowanym po¬ lozeniu, sluzy jednoczesnie jako opora dla ter¬ mostatów, za^ pomoca których iglica 6 sterowana jest zaleznie od temperatury.Przewidziany do zaleznego od temperatury sterowania iglica 6 termostat sklada sie z wie¬ lu, w stanie zimnym prostoliniowych w kie¬ runku wzdluznym, najkorzystniej plaskich ply¬ tek bimetalowych 7, 8, 9, 10, U, 12. Plytki bime¬ talowe sa ukladane parami, przy czym obie, kazdorazowo tworzace pare, plytki metalowe 7 i 8, 9 i 10, 11 i 12 w ten sposób sa ulozone jedna na drugiej, ze swymi swobodnymi kon¬ cami — patrzac w kierunku ich dlugosci — wza¬ jemnie sie o siebie opierajac, wyginaja sie w kierunkach przeciwnych.Plytki bimetalowe 7 — 12 sa (nasadzone na dwa kolki przytrzymujace 13, 14, umieszczone symetrycznie wzgledem, stanowiacej jedno¬ czesnie organ sterujacy, iglicy 6 i zamocowane sa, w sluzacej jako nieruchoma opora, górnej dyszy pierscieniowej 5, przy czym miedzy trze-, ma parami plytek 7/8, 9/10, U/12, umieszczony jest kazdorazowo pierscien dystansowy 15 i 16, aby zachodzilo mozliwie równomierne nagrze¬ wanie lub chlodzenie wszystkich bimetalowych plytek, odpowiednio do temperatury przeply¬ wajacego czynnika.Przenoszenie na iglice 6, zaleznych od tem¬ peratury sil przesuwajacych trzech par bime¬ talowych plytek 7/8, 9/10, U/12, posrednio wza¬ jemnie zwiazanych dla przenoszenia sil poprzez pierscienie dystansowe 15, 16 i opierajacych sie za pomoca zewnetrznej bimetalowej plytki 12 dolnej skrajnej pary plytek U/12, na sluza¬ cej jako opora, górnej dyszy pierscieniowej 5, odbywa sie za posrednictwem srodkowej czesci zewnetrznej bimetalowej plytki 7 górnej skraj¬ nej pary plytek 7/8 na górny element 17, który jest nakrecony na górny koniec iglicy 6 i w swo¬ im polozeniu wzgledem iglicy 6, kazdorazowo nastawianym odpowiednio do warunków ruchu, jest przytrzymywany za pomoca przeciwnakret- ki 18. W celu uzyskania ulatwionego dokladne¬ go nastawiania iglicy 6, odpowiednio do kazdo¬ razowo istniejacych warunków ruchu, wska¬ zane jsst przewidziec w sposób w istocie zna¬ ny na czole górnego konca iglicy 6 przeciecie 19 dla wkladania wkretaka. Górny koniec igli¬ cy 6, moze byc równiez w znany zasadniczo sposób uksztaltowany jako kwadrat. W takim przypadku ustawianie iglicy 6 w górnym ele¬ mencie 17 wykonuje sie najkorzystniej za po¬ moca odpowiedniego czworokatnego klucza.Chociaz termostat ze wzgledu na swoja nie¬ zawodnosc dzialania jest prawie niewrazliwy na zanieczyszczenia, to mozna jednakze w zna¬ ny zasadniczo sposób zastosowac sito 20 do wy¬ lapywania, zwlaszcza wiekszych, czastek zanie¬ czyszczenia czynnika roboczego, gdyz czasteczki te latwo osiadaja w organie sterujacym lub or¬ ganie zamykajacym i szkodza jego niezawodne¬ mu dzialaniu.Fig. 2 uwidacznia w widoku z góry prosto lub prawie prosto w stanie zimnym ukladajaca sie plytke bimetalowa, której powierzchnia ma ksztalt równolegloboku, o scietych naprzeciw siebie lezacych ostrokatnych wierzcholkach. Li¬ terami A—B oznaczono kierunek rozszerzania sie plytki bimetalowej. Opieranie sie wzajem¬ ne kazdych dwóch, tworzacych pare bimeta¬ lowych plytek odbywa sie wzdluz krótszych scietych krawedzi 22, 23. Liczba 21 oznaczono ukosnie do kierunku rozszerzania sie A—B przebiegajace spoiny zgrzewania liniowego, za pomoca których powiazane sa wzajemnie oby¬ dwa elementy skladane plytki bimetalowej. PL