Техника - молодёжи 1948-11, страница 15

Инженер А. ВОРОБЬЕВ

Известно, как много неприятностей и хлопот доставляет (инженерам способность металлов расширяться при нагревании. Однако тепловое «расширению не только мешает конструкторам сооружений и машин. Иногда (инженерам удается оборачивать это явление в свою пользу, ставить его себе *на службу.

Один из самых интересных примеров использования теплового расширения металлов в технике — биметаллические •пластики. Они называются таи -потому, что состоят из двух слоев разнородных металлов. Один слой — металл, расширяющийся при нагревании- -сильнее.; другой — слабее.

Кажется, зачем делать пластинку двухслойной? Не проще ли пользоваться^- одним металлом, использовать его удлинение при нагреве?

В чем тут секрет, просто понять, если проделать такой опыт. Нагреем десятисантиметровую латунную пластинку (латунь —металл сильно расширяющийся) на 100° С. Удлинится она всего на 0,2 миллиметра! Ясно, что таким ничтожным приростом трудно воспользоваться. Если же мы нагреем на те же 100° С биметаллическую пластинку той же длины, состоящую из слоя латуни Чй-инвара (сплав железа с Э6,1 процента никеля, «почти не расширяющийся при нагреве), эффект будет куда сильней. Она изогнется дугой, и конец ее переместится на 13,5 миллиметра, то есть в 67 раз больше, чем конец просто латунной пластинки.

^х Круг применения биметаллических пластинок в современной технике очень широк. Многие обладатели обыкновенных карманных часов даже не подо-. зрев а ют, что точность их х-ода обязана применению специального биметаллического маятника (рис. 1). 'При повышении температуры, когда волосок маятника уменьшает свою упругость и его качание таким образом становится более медленным, на помощь приходит разрезной двухслойный обод маятника. Он устроен так, что при; повышении температуры его концы загибаются внутрь, благодаря чему меняется момент инерции маятника. Он начинает качаться чаще, и это компенсирует замедляющее действие, оказываемое изменением упругости волоска.

Интересно и просто устройство очень удобного биметаллического термометра (рис. 2>. В нем стрелка соединена с концом длинной и тонкой биметаллической пластинки, с-вернутой в спираль. Такой термометр не боится ни очень низких, ни сравнительно высоких температур, — в этом его преимущество перед термометрами других конструкций. не обладающих такой универсальностью.

При помощи биметаллической пластинки работают приборы, регулирующие температуру нагрева или сигнализирующие о чрезмерном, нежелательном . повышении температуры. Стоит темпера

туре подняться выше установленного предела, как биметаллическая пластинка, изогнувшись, разорвет электрический контакт, выключит нагрев или включит сигнальное устройство.

Сходным- образом работают биметаллические пластинки — ограничители силы тока в электрической цепи.

Такая, пластинка либо -непосредственно включается в цепь и нагревается идущим- по ней током, либо использует электрон обогреватель, включенный в контролируемую цепь.

Когда сила тока становится выше допустимой, биметаллическая пластинка, изгибаясь, разрывает цепь. Так работают ^ пластинки в ограничительных устройствах для сравнительно малых мощностей, когда контакты укреплены на самой пластинке. Пластинка служит в этом случае как бы рычагом .рубильника.

В последнее время появились биметаллические пластинки, которые дают возможность выключать и включать токи значительной силы. Это так называемые гофрированные пластинки (рис.

Такая пластинка разделена с помощью двух продольных прорезей иа 3 части.

Две крайние части сделаны волнистыми., благодаря чему средняя часть находится в изогнутом «состоянии., причем изгиб сделан я сторону, противоположную «рабочему» изгибу пластинки. При повышении температуры средняя часть пластинки поэтому стремится выпрямиться; Но ей не позволяют это сделать гофрированные ..части. Лишь после тою как средняя часть накопит достаточно упругой энергии и -пересилит боковые, происходит -мгновенный переброс «всей пластинки- в новое положение. Г1ри охлаждении пластинка тоже скачком возвращается в первоначальное положение.

Подбором толщины и длины такой пластинки и выбором числа и глубины гофр можно добиться очень большой точности ее работы. Можно сделать так, что она будет перескакивать в новое положение, скажем при- Ю0° С, а при. 99° С возвращаться обратно. ,

Не менее важно в такой пластинке и то, что «перескоки» свои она совершает с большой силой и может поэтому непосредственно -выключать' и включать токи больших мощностей.

ч

Весьма остроумно -применен биметалл в устройстве, регулирующем температуру в специальном помещении, в которое поступает теплый воздух. Подогретый воздух гонится электрическим вентилятором, отличающимся от обыкновенного тем, что его лопасги сделаны и-з биметалла. При чрезмерном повышении температуры лопасти этого вентилятора на чинают изгибаться, выворачиваться, изменяют угол атаки и уменьшают поэтому' приток воздуха (рис. 4).

Здесь приведено только несколько наиболее характерных примеров применения биметаллических пластинок в технике. Всего же этих применений больше ста пятидесяти.

П роизвод ство бимета лл ичес ких п л а стинок и биметаллических деталей — процесс, требующий значительной точности., — уже давно в совершенстве освоен нашей промышленностью. Группой со^: ветсизих ученых: 'Миллером, Смирновым. Пановым, КацнеЛьсоном и другим л. разработана полная теория работы биметаллических пластинок и- предложены многочисленные применения их.

Рис. А♦ КАТКОВСКОЮ 1

БИМ£ГОАЛЛИЧ£СКИЯ / НАЯТММК '

V.

13