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Heizvorrichtung für einen Bimetallauslöser von Installations-Selbstschaltern.
Es ist bekannt, bei Installations-Selbstschaltern einen Bimetallstreifen als steuerndes Glied zu verwenden, der entweder unmittelbar oder mittelbar beheizt wird. Bei der unmittelbaren Beheizung wird das Bimetall selbst als Widerstand vom Strom durchflossen, während bei der mittelbaren Beheizung das Bimetall mit einer Isoliermaterialumkleidung und einer darauf angeordneten Heizdrahtwicklung versehen wird. Diese Ausführungsform ist jedoch teurer, ausserdem besitzt der Heizkörper eine grosse wärmeausstrahlende Oberfläche, wobei gleichzeitig die Beweglichkeit des Bimetalls durch die Isoliermaterialumkleidung gehemmt wird. Die unmittelbare Beheizung wird daher zweckmässig in solchen Fällen angewendet, wenn eine bestimmte Wirkung, z. B. eine grössere Wärmeträgheit, erstrebt wird.
Man ist daher dazu übergegangen, den Heizkörper in der Weise auszubilden, dass ein Teil des Bimetalls in das Innere des Heizkörpers hineinragt und hier festgehalten wird. Das freie Ende ist dann beweglich und wird zur Steuerung des Auslöseorgan verwendet. Diese Anordnung ist besonders dann angebracht, wenn es sich um Installations-Selbstschalter grösserer Schaltleistungen handelt. Bei kleinen Schaltleistungen dagegen ist es erforderlich, einen sehr langen Heizdraht vorzusehen, dessen Unterbringung auf den Heizpaketen Schwierigkeiten bereitet ; ausserdem wird durch die Isoliermaterialumkleidung, die beispielsweise aus Glimmer bestehen kann, die Wärmeleitung im ungünstigen Sinne beeinflusst, so dass Ungenauigkeiten in der thermischen Auslösung auftreten.
Um eine gut wirksame Wärmeübertragung von dem Heizkörper auf das Bimetall zu erzielen, wird nach der Erfindung der Träger des Heizdrahtes als Metallspule ausgebildet, die mit ihrem dem Bimetall zugekehrten Flansch unmittelbar auf dem Bimetall befestigt ist. Auf der Metallspule, die zweckmässig aus Kupfer hergestellt ist, kann der dünne, isolierte Heizdraht, der eine beträchtliche Länge besitzt, aufgehaspelt werden. Dadurch werden die Abmessungen der Heizeinrichtung geringgehalten und die Wärmeübertragung folgt schnell dem Anstieg der Stromstärke. Anderseits lässt sich die Spule billig herstellen, sie besitzt bei der vorhandenen kleinen Oberfläche eine sehr geringe Wärmeabgabe an den umgebenden Raum.
Die Zeichnung lässt einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes erkennen. In Fig. 1 bedeutet a den Bimetallstreifen, b die Metallspule und c die Heizwicklung. Die Spule b besitzt auf der dem Bimetallstreifen zugekehrten Seite einen Metallflansch d, mit dem sie sich gegen den Bimetallstreifen anlegt und durch die Niete e in gut wärmeleitender Verbindung steht. Der andere Flanseh f der Spule b besteht vorteilhaft aus Isoliermaterial An Stelle eines einfachen Flansches kann der Flansch f als Wärmeschutzhülse für die Wicklung c ausgebildet werden, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Der Bimetallstreifen a ist einseitig bei g fest eingespannt. Bei der Erwärmung krümmt sich der Streifen nach unten und gibt die Sperrung des Hebels h frei, wodurch dieser von der Feder i angezogen wird.
Wenn es wünschenswert ist, eine starke Krümmung des Bimetallstreifens zu erzielen, so wird der Flansch d etwas gewölbt ausgebildet, so dass sich das Bimetall der Form des Spulenflansches anpasst (Fig. 2). Hiedurch wird die Wärmeleitung begünstigt und die Zunahme der Erwärmung gesteigert.
Ist man gezwungen, einen grösseren Heizdraht vorzusehen, so kann man-wie in Fig. 3 dargestelltzwei Spulen c zu beiden Seiten des Bimetallstreifens a anbringen. Es ist aber auch möglich, mehrere Spulen nebeneinander auf den Bimetallstreifen anzuordnen, wie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt. Es ist im allgemeinen zweckmässig, einen kreisrunden Spulenquerschnitt zu wählen, da dann bei einer verhältnismässig grossen Anlagefläche des Spulenkernes eine gute Wärmeüberleitung auf den Bimetallstreifen a stattfindet, anderseits aber nur eine geringe Abkühlungsfläche vorhanden ist. Selbstverständlich kann
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aber auch der Spulenkern einen andern Querschnitt besitzen, falls dies aus andern Konstruktion- rücksiehten erforderlich sein sollte.
Die Befestigung der Spule auf dem Bimetallstreifen erfolgt zweckmässig durch Vernietung oder Verschraubung. Es ist besonderer Wert darauf zu legen, dass eine Lockerung nicht möglich ist, um eine wärmeisolierende Luftschicht zwischen dem Bimetallstreifen und dem Spulenkern zu vermeiden. Gegebenenfalls kann ein konstanter Anpressungsdruck dadurch erreicht werden, dass zwischen das Befestigungsorgan e der Spule b und den Bimetallstreifen a ein federndes Glied m eingeschaltet wird, wodurch ein dauernd gleichmässiger Anpassungsdruck gewährleistet ist. Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. 5 der Zeichnung dargestellt.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist der Spulenkern rechtwinkelig gebogen und mit seinem Schenkel d durch die Niete e an den Bimetallstreifen a befestigt. Soll an Stelle der Widerstandsheizung eine Heizung durch Wirbelströme angewendet werden, so wird der Spulenkörper aus ferromagnetischem Material hergestellt und mit einer Spulenwicklung aus Kupfer versehen. In diesem Falle überträgt der Spulenkörper die durch Wirbelströme und Hysteresis erzeugte Wärme auf den Bimetallstreifen. Zur Verkleinerung des magnetischen Widerstandes kann an Stelle einer Isoliermaterialhülse auch ein magnetischer Schluss nach Art eines Topfmagneten angewendet werden. Es können aber auch beide Heizmethoden gleichzeitig zur Anwendung gelangen.
Die Anordnung einer Spule gestattet es ferner, das entstehende Kraftfeld zur Erzielung einer ruckartigen Bewegung des Bimetallstreifens auszunutzen, indem die Spule bei der Krümmung des Bimetallstreifens einem Anker genähert wird, der bei Erreichung einer genügend kleinen Entfernung die Spule anzieht. In Fig. 7 ist eine derartige Anordnung wiedergegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Spule b durch die Krümmung des Bimetallstreifens a dem feststehenden Anker n genähert und nach Erreichen eines genügend geringen Abstandes von diesem angezogen und die Sperrung h aufgehoben.
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