Bimetal plade

Bimetalplade - en plade lavet af bimetal eller mekanisk forbundne stykker af to forskellige metaller . Som regel bruges den som hoveddelen af den termomekaniske sensor.

Enhed

En bimetalplade er et stykke tape lavet af bimetal . Den ene ende af båndet er som regel fastgjort i enheden, og den anden bevæger sig afhængigt af pladens temperatur .

Der er enheder, der består af to plader af forskellige metaller , fastgjort i den ene ende og forbundet (ved nitning , lodning eller svejsning ) i de andre ender. Når temperaturen ændres, bevæger den tilsluttede ende af pladerne sig.

Kan bruges i et meget bredt temperaturområde [1] .

Ansøgning

Termostater og sikkerhedsanordninger

Den bøjede bimetalplade styrer de elektriske kontakter , der lukker eller åbner varmekredsløbet. (I tilfælde af beskyttelsesanordninger, frakobling af belastninger).

De kan bringe og adskille kontakter gradvist (billigt upålideligt design - kontakter gnister og brænder), eller de kan arbejde brat ( mekanisk bifurkation ), straks flytte kontakten et par millimeter (klik fra en sådan omskiftning høres, når strygejern , kedler og andre lignende enheder arbejder).

De bruges som beskyttelsesanordninger: for at beskytte mod overophedning (for eksempel i en elkedel ) eller mod overskydende strøm ( sikringer ). kan både være selvhelbredende og kræve personaleintervention (det antages, at personalet finder og fjerner årsagen til problemet og først derefter returnerer sikringen til tændt tilstand).

Pulsgeneratorer og tidsrelæer

En bimetallisk plade med en kontakt og en varmelegeme (en høj-modstands ledningsvikling bruges eller selve pladen, gennem hvilken strøm føres).

Det bruges til at skifte driftstilstande for enheder, efter at de er tændt (for eksempel i startere af fluorescerende lamper og elektriske motorer ). I dette tilfælde fortsætter opvarmningen af pladen hele tiden, mens enheden er tændt.

Måleinstrumenter

En slags bimetallisk termometer med varmelegeme. Afhængigt af metoden til inklusion kan det være et voltmeter eller amperemeter . Under drift bruger den meget energi, men den indeholder slet ikke gnidende mekaniske dele. De er enkle, vibrationsbestandige, ikke særlig følsomme over for forurening, som regel reparerer de sig selv, når de er fugtige. Det er stadig meget udbredt i bilelektronik.

Timer

De bruges til temperaturkompensation af ure. De kan ændre diameteren på vægtens splitkant , lavet af en bimetallisk plade, eller ændre den effektive længde af balancefjederen.

Termometre

En lang, spiralformet bimetalstrimmel er fastgjort i midten. Den anden (ydre) ende af spiralen bevæger sig langs skalaen markeret i grader. Et sådant termometer er i modsætning til et flydende (for eksempel kviksølv) fuldstændig ufølsomt over for ændringer i det ydre tryk og er mekanisk mere holdbart.

I termografer styrer en bimetallisk plade gennem et system af håndtag optagerens pen , som tegner en graf over temperaturændringer (brugt i meteorologi ). For eksempel i en temperaturregulator, en bimetallisk plade, opvarmet til den maksimalt tilladte temperatur, bøjer på en bestemt måde og åbner kredsløbet. Som et resultat sker der ingen yderligere opvarmning.

Varmemotorer

Konvertering af temperaturforskel til mekanisk arbejde. Der er simpelt legetøj til at demonstrere muligheden for sådanne motorer [2] .

Enheder til mikrobevægelser

Genstande (såsom et "præparat" set gennem et mikroskop ) kan flyttes inden for små grænser ved hjælp af bimetalliske plader med varmelegemer. Mængden af forskydning styres fjernstyret ved at ændre strømmen gennem varmelegemerne.

Ulempe: Mængden af bevægelse er ikke konstant og afhænger af køleforholdene (omgivelsestemperatur, træk osv.)

I skibsbygning

Bimetalliske (såvel som trimetalliske) plader bruges til svejsning af uens metaller for at forhindre kontakt (galvanisk) korrosion. I skibsbygning bruges de både til at forbinde en aluminiumsoverbygning med et stålskrog og til at forbinde rustfrit stål dekorative elementer med en aluminiumsstruktur.

Ikke-metalliske analoger

For at arbejde i aggressive miljøer har glas- eller keramiske forbindelser med forskellige CTE egenskaber, der ligner bimetaller ,

Pladeberegning

Bøjning ( kurvatur af kurven , reciprok af bøjningsradius) af en bimetallisk plade [3] :

\kappa ={\frac {6E_{1}E_{2}(h_{1}+h_{2})h_{1}h_{2}\varepsilon }{E_{1}^{2}h_{1} ^{4}+4E_{1}E_{2}h_{1}^{3}h_{2}+6E_{1}E_{2}h_{1}^{2}h_{2}^{2} +4E_{1}E_{2}h_{2}^{3}h_{1}+E_{2}^{2}h_{2}^{4}}}

hvor:

$\varepsilon =(\alpha _{1}-\alpha _{2})\Delta T$ ;
$E_1$ er Youngs modul for materiale 1 (her og nedenfor, for materiale 2, er indeks henholdsvis 2);
$h_1$ — materialetykkelse 1;
$\alpha_{1}$ er koefficienten for termisk udvidelse af materialet 1;
$\Delta T$ er forskellen mellem den temperatur, ved hvilken bøjning beregnes, og den temperatur, ved hvilken bøjning er fraværende.

Krumningsudtrykket er givet for det tilfælde, hvor Poissons forhold mellem parringsplader er lig med nul. Den generelle sag blev behandlet i [5].

Historie

Tilsyneladende blev bimetalliske plader skabt i England i det 18. århundrede af urmageren John Harrison for termisk kompensation af hans H3 marine kronometer . [4] .

Noter

↑ Bimetalstrimmel i flydende nitrogen Arkiveret 23. juni 2011 på Wayback Machine
↑ Bimetallisk gynge (foto) . Hentet 2. august 2007. Arkiveret fra originalen 21. oktober 2007. (ubestemt)
↑ Clyne, TW. "Residualspændinger i overfladebelægninger og deres virkninger på grænsefladeafbinding." Nøgletekniske materialer (Schweiz). Vol. 116-117, s. 307-330. 1996 Arkiveret 17. april 2007 på Wayback Machine (engelsk) , pdf , 36KB
↑ Sobel, Dava. Longitude, London, Fourth Estate, 1995, ISBN 0-00-721446-4 , s . 103

[5] Glagolev V.V., Markin A.A., Pashinov S.V. Bimetalplade i et ensartet temperaturfelt // Mekhanika kompozitsionnykh materialov i konstruktsii. - 2017. - T. 23. - Nr. 3. - S. 331-343.