CH383046A - Temperaturkompensierter Bimetallregler - Google Patents

Description

  
 



     Temperaturkompensicrter Binietaliregler   
Die beheizten Bimetallregler haben die Eigenschaft, dass der Regelvorgang durch änderungen der Umgebungstemperatur störend beeinflusst wird. Man hat versucht, die störenden Einflüsse der Temperatur änderungen mit Hilfe von zusätzlichen Ausgleichsbimetallen zu kompensieren. Hierbei wird die Ausbiegung des Arbeitsbimetalles im unbeheizten Zustand durch die Ausbiegung des Ausgleichsbimetalles bei jeder Temperatur der Umgebung aufgehoben. Die beiliegende Fig. 1 gibt im dargestellten Kennlinienbild die Ausbiegungen sowohl des Arbeitsbimetalles wie des Kompensationsbimetalles in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur wieder. Die Kennlinien sind gerade, die unter dem gleichen Neigungswinkel, aber spiegelbildlich zur Abszisse durch den Nullpunkt gehen.



   In den Regelkennlinien, die die Ausbiegung in Abhängigkeit von der steuernden Heizleistung wiedergeben, äussern sich die Anderungen der Umgebungstemperatur durch die Parallelverschiebung der Kennlinie 3 in die Kennlinie 4, wie aus Fig. 2 hervorgeht.



  Die Parallelverschiebung wird durch die entsprechende Ausbiegung des Ausgleichsbimetalles wieder rückgängig gemacht.



   Bei hohen Temperaturen des Arbeitsbimetalles, die sich naturgemäss bei höheren Umgebungstemperaturen einstellen, nehmen die Wärmeverluste, beispielsweise durch Abstrahlung, merklich zu. Die Ausbiegungen ändern sich deshalb nicht mehr linear mit der Heizleistung, sondern langsamer. Die Regelkennlinie 4 verläuft nicht mehr geradlinig, sondern krümmt sich in zunehmendem Masse. In Fig. 2 ist die Abweichung der Kennlinie von der gestrichelten Geraden 4 zu erkennen. Die Folge dieser Erscheinung ist eine   Überkompensation,    die die Genauigkeit des Regelvorganges nicht unerheblich beeinträchtigt.



   Es ist Aufgabe der Erfindung, diese nachteilige Erscheinung zu beheben. Sie bezieht sich auf einen temperaturkompensierten Bimetallregler mit geheiztem Arbeitsbimetall und einem Kompensationsbimetall und besteht darin, dass der Regler so ausgebildet ist, dass das Kompensationsbimetall von der Temperatur des Arbeitsbimetalles beeinflusst wird und dass sich das Kompensationsbimetall bei einer vorgegebenen Grösse seiner Ausbiegung an einen Begrenzer anlegt.



   In den Fig. 4-7 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die funktionsmässigen Zusammenhänge sind in Fig. 3 wiedergegeben.



   Auf dem Arbeitsbimetall 12, das zur Betätigung beispielsweise eines nicht dargestellten Schnappschalters dient, ist die vom Steuerstrom durchflossene Heizwicklung 13 aufgebracht (in den Fig. 5-7 der Einfachheit halber nicht gezeichnet). In einigem Abstand davon befindet sich das Kompensationsbimetall 11.



   Beide Bimetalle sind über einen gemeinsamen Träger 14 wärmeleitend verbunden. Am gleichen Träger ist auch der Begrenzer 15 befestigt, der die einstellbare Anschlagschraube 16 aufweist. Der Begrenzer 15 kann starr oder elastisch ausgebildet sein.



   Die Fig. 4 zeigt den unbeheizten Regler bei normaler Umgebungstemperatur. Beide Bimetalle sind noch gestreckt und parallel. Bei erhöhter Umgebungstemperatur, aber nicht vorhandener Heizung, ergibt sich der Zustand gemäss Fig. 6. Beide Bimetalle sind gleichmässig abgebogen, so dass sich der Abstand an den Enden nicht geändert hat. Die Grösse dieses Abstandes ist für die Auslösung eines Schaltbefehles massgebend.



   Sobald bei normaler Umgebungstemperatur eine Beheizung des Arbeitsbimetalles einsetzt, biegt sich  dieses ab. Durch Wärmeleitung und Strahlung wird auch das Kompensationsbimetall teilweise miterwärmt, was auch dessen Abbiegung, wenn auch im geringen Ausmasse zur Folge hat. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, verringern sich hierbei die Abstände der Bimetallenden. Die Grösse der Abbiegung in Abhängigkeit von der Heizleistung ist im Diagramm der Fig. 3 dargestellt. Die Kennlinie 5 gibt die proportional mit der Eigenbeheizung zunehmende Ausbiegung des Arbeitsbimetalles wieder. Die durch die geringere Aufheizung bedingte kleinere Abbiegung des Kompensationsbimetalles ist aus der flacheren Neigung der Kennlinie 7 erkennbar.

   Der aus der Abbiegungsdifferenz beider Bimetalle sich ergebende wirksame Abstand der Bimetallenden wird in Abhängigkeit von der Heizleistung durch die Kennlinie 8 wiedergegeben.



   Eine Erhöhung der Umgebungstemperatur würde beide Bimetalle in gleicher Weise zu einer weiteren, von der Heizung unabhängigen Abbiegung veranlassen, das heisst, die Kennlinien 7 bzw. 8 würden eine Parallelverschiebung in die neue Lage 9 bzw. 6 erfahren. Die resultierende Kennlinie 8 bleibt jedoch unverändert, was bedeutet, dass der für den Schaltmoment verantwortliche Abstand gleich geblieben ist.



   Bei höheren Umgebungstemperaturen und damit auch bei höheren Temperaturen der Bimetalle ist die Ausbiegung wegen des zunehmenden Wärmeverlustes nicht mehr proportional der Heizleistung. Die Kennlinien krümmen sich deshalb, wie aus der Abweichung der Kennlinie 6 von der gestrichelten Geraden in Fig. 3 zu erkennen ist. Die Kompensation ist also zu gross, was neue Fehler verursacht. Diese Fehlerquelle kann durch einen Abbiegungsbegrenzer, bestehend aus der Leiste 15 und der Anschlagschraube 16 weitgehend ausgeschaltet werden. Nach   Über-    schreitung einer vorgegebenen Temperatur verhindert der Begrenzer jede weitere Abbiegung des Kompensationsbimetalles 11. Die wegen der Wärmeverluste nachhinkende Abbiegung des Arbeitsbimetalles wird dadurch näherungsweise wieder ausgeglichen.

   Im Kennlinienbild 3 geht die stetig steigende Gerade 9 auf Grund der Abbiegungsbegrenzung in die zur Abszisse parallele Gerade 10 über. Die resultierende Kurve aus der gekrümmten Kennlinie 6 und der gebrochenen Kennlinie 10 wird in guter Annäherung wieder durch die gerade Kennlinie 8 wiedergegeben.



   Der Ausgleichseffekt kann noch dadurch verbessert werden, dass die Abbiegungsbegrenzung des Kompensationsbimetalles nicht plötzlich einsetzt, sondern in stetig zunehmendem Masse die Abbiegung beschränkt. Das geschieht zweckmässigerweise durch die elastische Ausbildung des Begrenzers, dessen Teil 15 beispielsweise als nachgebende Blattfeder ausgeführt ist. Der Abbiegung des Kompensationsbimetalles wird auf diese Weise immer grösser werdender Widerstand entgegengesetzt. Es ergibt sich daraus eine ebenfalls gekrümmte Kennlinie des Kompensationsbimetalles, die einen fehlerfreien Ausgleich der gekrümmten Kennlinie des Arbeitsbimetalles ermöglicht.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Temperaturkompensierter Bimetallregler mit geheiztem Arbeitsbimetall und einem Kompensationsbimetall, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler so ausgebildet ist, dass das Kompensationsbimetall (11) von der Temperatur des Arbeitsbimetalles (12) beeinflusst wird und dass sich das Kompensationsbimetall (11) bei einer vorgegebenen Grösse seiner Ausbiegung an einen Begrenzer anlegt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Bimetallregler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbiegung des Kompensationsbimetalles (11) durch eine an einer starken Leiste (15) vorgesehene, einstellbare Justierschraube (16) begrenzt wird.

   2. Bimetallregler nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Nullstellung aus in zunehmend vermindertem Ausmasse anwachsende Ausbiegung des Kompensationsbimetalles durch eine elastische Ausbildung des Begrenzers (15, 16) herbeigeführt wird.

   3. Bimetallregler nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Arbeitsbimetall (12) und Kompensationsbimetall (11) durch einen wärmeleitenden Träger (14) verbunden sind.