DE1138129B - Temperaturstabilisierungs-Vorrichtung fuer elektrische Apparate - Google Patents

Description

• Temperaturstabilisierungs -Vorrichtung für elektrische Apparate Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Stabilisierung der Temperatur an elektrischen Apparaten, in denen die Temperaturänderungen eine merkliche Änderung der elektrischen Eigenschaften und der Arbeitscharakteristik der Apparaturen verursachen. In manchen Fällen sind die genannten Apparaturen nicht mit einer Temperaturstabilisierungsvorrichtung versehen. In solchen Fällen sind Temperaturänderungen erträglich, oder aber die daraus folgendenÄnderungen der elektrischen Eigenschaft haben eine negative Wirkung bei Inbetriebsetzung der Apparatur. In anderen Fällen ist die Stabilisierungs-Apparatur mit einem Körper versehen, welcher eine wärmezerstreuende Oberfläche aufweist, die der Luftzufuhr eines Ventilators unterworfen ist. Um die Geschwindigkeit des Ventilators. als Funktion der Apparaturtemperatur zu regeln, ist es bekannt, ein thermoempfindliches Element der zu stabilisierenden Apparatur anzupassen, das durch einen Verstärker auf den Motor des Ventilators einwirkt. Diese bekannten stabilisierenden Vorrichtungen geben wegen der drehenden Organe keine Sicherheit für eine gute Wirkung der Apparatur. Der Verstärker macht die stabilisierende Einrichtung umfangreich und kostspielig.
• Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung, welche keine drehenden Organe aufweist und frei von Vibration, billig und von einfacher Ausführung ist.
• Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung mit veränderlicher Leitfähigkeit, die aus einem thermisch und mechanisch mit der zu stabilisierenden Apparatur verbundenen wärmeleitenden Körper und einem diesem zugeordneten abhängig von der Temperatur der Apparatur abstehenden Wärmezerstreuungskörper besteht, wobei die Körper bei höheren Temperaturwerten als der vorbestimmte Stabilisierungswert sich berühren oder einander sehr nahe stehen und bei Temperaturwerten unter dem genannten vorbestimmten Wert genügend voneinander entfernt sind.
• Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bestehen zwecks Erreichung einer merklichen Ausdehnung genannte Teile aus Material mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten; weiter sind die Querabmessungen geringer als die Längsabmessungen. Die weiteren Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind an Hand der Zeichnungen, die sich lediglich beispielshalber auf eine bevorzugte Ausführungsform und eine Variante beziehen, veranschaulicht.
• Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine Verwirklichung der Vorrichtung, wobei der Leitkörper die Ausdehnung erfährt; Fig.2 zeigt im Längschnitt eine Verwirklichung, wobei die Expansion des Leitkörpers die Ausdehnung erfährt.
• In der Ausführung nach Fig. 1 wurde mit 1 die der Erwärmung ausgesetzte und zu stabilisierende Apparatur; bestehend beispielsweise aus einem Klystron, bezeichnet; mit 2 der wärmeleitende Körper und mit 3 der Zerstreuerkörper, der eine zweckmäßige Strahlungsoberfläche aufweist. Der Körper 2 besteht aus einem Rohr aus Material mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie z. B. Aluminium, und ist fest und gut wärmeleitend an den Flansch 4 des Klystrons 1. angebracht. An einem Ende weist das Rohr 2 eine Verbreiterung oder Kontaktfläche 5 auf, die einer entsprechenden Fläche 5' des Wärmezerstreuungskörpers 3 zugekehrt ist. Die angenäherten Flächen 5 und 5' sind gut poliert, um den Wärmedurchgang von einem Körper zum anderen zu fördern, wenn diese in Berührung stehen.
• Der Zerstreuerkörper 3 ist feststehend und mittels eines Stabes 6 aus Material mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie z. B. Invar, mit dem Rohr 2 verbunden. Genannter Stab geht durch das Innere des Rohrs 2 und ist mit seinen beiden Seiten an den Körper 3 bzw. an das der Kontaktfläche 5 gegenüberliegende Ende des Rohrs 2 festgemacht. Bei Erwärmung dehnt sich der Stab 6 praktisch nicht aus, so daß den einzigen wärmeausdehnungsempfindlichen Teil das Rohr 2 darstellt, welches während der Wärmeschwanküngen des Klyströns dazu neigt, sich mit der Fläche (Expansion) 5 dem Wärmezerstreuerköiper 3 zu nähern oder sich von diesem zu entfernen.
• Wenn die Temperatur des Klystrons höher ist als der vorbestimmte Wert oder Stabilisierungswert, dann ist das Rohr 2 gedehnt,-und die beiden Flächen 5 und 5' berühren sich, weswegen die Wärme des Klystrons durch Ableitung übers das-. Zerstreuejrelement 3 zerstreut wird. ` Wenn die Temperatur des Klyströns unter dem genannten Wert liegt, dann ist die von. diesem erzeugte Wärme nicht groß genug, um däs Rohr 2 derart auszudehnen und in Berührung mit dem Körper 3 zu bringen. Das Klystron bleibt also vom Zerstreuer 3 wärmeisoliert und neigt in einem solchen Falle zur Annahme der angestrebten Stabiliserungstemperatur.
• In der Verwirklichung nach Fig. 2 ist wieder mit 1 das Klystron, mit 3 der Wärmezerstreuerkörper und mit 4 der Klystronflansch bezeichnet, an welchem der Wärmeleiter, bestehend aus einer Platte 2', angebracht ist.
• Genannte Plattet' ist vorzugsweise aus Aluminium, es kann jedoch irgendein anderes gut wärmeleitendes, nicht notwendigerweise einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisendes Material dazu nützlich verwendet werden.
• Der Zerstreuerkörper 3 ist fest und mit seinem Teil 7 der mit dem-Klystron verbundenen Platte 2' gegenübergestellt. Die angenäherten Flächen dieser Teile weisen analog der Ausführungsform nach Fig. 1 eine gute Politur auf; um bei Berührung den Wärmedurchgang zu begünstigen. Die Platte 2' weist ein Element (Expansion) 8 auf, das aus gut wärmeleitendem Material mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie z. B. Aluminium; besteht; durch eine Bohrung 7' des Teils 7 des Körpers 3 hindurchgeht und sich im Innern 9 eines röhrenförmigen Organs 10 erstreckt, wobei Element 8 mit diesem an einem Ende fest verbunden ist, während das andere Ende an der Platte 2' festgemacht ist.
• Das Rohr 10 besteht aus schlecht wärmeleitendem Material mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie z. B. Invar.
• Bei der praktischen Verwirklichung dieser Variante besteht das Element (Expansion) 8 aus einem Stube, der an den beiden Enden an der Platte 2' bzw. an dem Rohr 10 festgemacht ist. Genannter Stab 8 wird durch eine Wicklung 11, die einem nicht veranschaulichten, durch den von derPlätte 2' aufgenommenen Thermostaten 12 gesteuerten Speisestromkreis zwischengeschaltet ist, erwärmt Solange der Unterbrecher des Thermostaten 12 nicht offen ist, fließt der Strom in der Wicklung 11, was stattfindet, sobald die Platte 2' eine vorbestimmte Temperatur erreicht.
• Infolge des unbedeutenden Wärmeverzuges bildet das Rohr 10 auch während der Erwärmung das starre Verbindungsorgan zwischen dem festen Körper 3 und der beweglichen Platte 2' mit dem Klystron. Die Änderung des Abstandes `zwischen der Platte 2' und dem Teil 7 wird also durch Ausdehnung oder Zusammenzug des Stabes 8 bewirkt, der von einer Seite von der Platte 2' aufgenommen Wird.
• Die Ausdehnung dieses Stabes wird dadurch gewährleistet, daß die=-gesamte, von der Wicklung 11 erzeugte Wärme dem -Stabe zugeführt wird, da Wärmeverluste nach außen infolge der Isolierung des schlecht wärmeleitenden Rohres 10 praktisch an. möglich sind. Der Raum 9 kann gegebenenfalls mit einem wärmedämmenden Material gefüllt werden.
• Weiter ist zu bemerken, daß in der Speisephase der Wicklung 11, d. h. wenn die Temperatur des Klystrons unter dem angestrebten Stabilisierungswert ist, ein Teil der erzeugten Wärme über die Verbindung Stab 8 -Platte 2' nützlich dem Klystron zufließt.
• Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Es sei t die Stabilisierungstemperatur des Klystrons, d. h. jene Temperatur, auf welche die Auslösevorrichtung des Thermostaten 12 eingestellt ist. Man nehme an, daß die Temperatur des Klystrons und praktisch jene der Platte 2' höher wäre als t. In diesem Falle ist der Unterbrecher des Thermostaten 12 offen, im Heizelement 11 fließt kein Strom, die Platte 2' ist mit dem Wärmezerstreuer 3 in Berührung. Die Temperatur des ,Klystrons- sinkt daher infolge der Wärmezerstreuung durch Ableitung über die Platte 2' zwischen dem Klystron und dem Zerstreuerkörper.
• Man nehme nun an, die Temperatur des Klystrons und der Platte 2' wäre unter t. In diesem Falle ist der Unterbrecher geschlossen und in der Wicklung 11 fließt Strom. Die erzeugte Wärme verbreitet sich dem Stube 8 entlang und erreicht die Platte 2'.
• Die Erwärmung des Stabes 8 bewirkt dessen Ausdehnung, weshalb die Platte 2' vom Wärmezerstreuer ferngehalten bleifit.
• Die nicht mehr durch Ableitung zerstreute, von der Wicklung 11 und dem Klystron erzeugte Wärme bewirkt die Erhöhung der Temperatur des Klystrons bis zur Stabilisierungstemperatur.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur Stabilisierung der Temperatur an elektrischen Apparaten, in denen die Temperaturänderungen eine merkliche Änderung der elektrischen Eigenschaften und der Arbeitscharakteristik der Apparaturen verursachen, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung mit veränderlicher Leitfähigkeit, die aus einem thermisch und mechanisch mit der zu stabilisierenden Apparatur verbundenen wärmeleitenden Körper (2) und einem diesem zugeordneten abhängig von der Temperatur der Apparatur abstehenden Wärmezerstreuungskörper besteht, wobei die Körper bei höheren Temperaturwerten als der vorbestimmte Stabilisierungswert sich berühren oder einander sehr nahe stehen und bei Temperaturwerten unter dem genannten vorbestimmten Wert genügend voneinander entfernt sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Abstandes zwischen den beiden gegenübergestellten Körpern durch den Wärmeverzug des der Erwärmung ausgesetzten wärmeleitenden Körpers (2) erreicht wird, der aus Material mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht und mittels eines starren Organs mit dem festen Zerstreuungskörper (3) verbunden ist, welchem er sich in der Erwärmungsphase nähert.
3. 3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitende Körper aus einem Röhrenelement (2) besteht, welches auf einer Seite eine Kontaktfläche (5) aufweist, die wenigstens einem Teil (5') des Zerstreuerkörpers (3) gegenübergestellt ist, wobei das starre Verbindungsorgan (6) der Körper aus Material mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht und im Inneren des Röhrenelementes angeordnet ist und einerseits an den Zerstreuungskörper, andererseits an das der Kontaktfläche entgegengesetzte Ende des Röhrenelementes befestigt ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandänderung zwischen den beiden gegenübergestellten Körpern durch Wärmeverzug einer Expansion am Wärmeleitkörper (2') erreicht wird, die aus gut wärmeleitendem Material mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, wobei die freie Seite genannter Expansion mit dem festen Zerstreuungskörper (3) mittels eines starren Organs verbunden ist.
5. 5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das starre Organ aus einem Röhrenelement (10) aus einem möglichst schlecht leitendem Material mit niedrigem Wärmedehnungskoeffizienten besteht und mit einem Ende an eine Seite eines Teiles (7) des Zerstreuerkörpers, der dem Leitkörper (2') gegenübersteht, und mit dem anderen Ende an die freie Seite der Expansion festgemacht ist, wobei genannte Expansion eine Bohrung (7') des Teils (7) des Zerstreuungskörpers und das Innere (9) des Rohrelementes (10) hindurchgeht.
6. 6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion des Leitkörpers, die sich in der Erwärmungsphase ausdehnt, die Absetzung des wärmeleitenden Körpers vom Zerstreuungskörper bewirkt, wobei genannte Phase unterbrochen wird, wenn die Temperatur der elektrischen Apparatur einen Wert erreicht, der über dem vorbestimmten Stabilisierungswert liegt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion des Leitkörpers durch eine Wicklung (11) erwärmt wird, deren Speisestromkreis durch einen Thermostaten (12), der im Leitkörper (2') untergebracht ist, gesteuert wird. B. Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 4, 5, 6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion des Leitkörpers (2') aus einem an diesem befestigten Stab (8) besteht.