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Bimetallrelais
Nach dem Stammpatent ist bei derartigen Bimetallrelais ein die thermische Beeinflussung der Bime- talle einer Bimetallkontakteinrichtung bewirkendes Steuerorgan gegenüber, den Bimetallen verstellbare- lagert und seine Stellung durch ein Messorgan steuerbar.
Die Erfindung betrifft nun eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des genannten Bimetallrelais - u. zw. dahingehend, dassdas von einem Messorgan betätigbare und gegenüber der Bimetallkontakteinrichtung be- wegbargelagerte Steuerorgan ein wärmeleitendes Klötzchen ist, das unter Einfluss einer stationären Heiz- vorrichtung steht und eine thermische Kupplung des Bimetalls mit derselben ermöglicht.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Bimetallrelais mit zwei Bimetallkontakteinrichtungen und einem dazwischen angeordneten, durch ein Drehspul-Messwerk betätigbaren, wärmeleitenden Klötzchen dargestellt.
Das Relais enthält zwei in Abstand parallel angeordnete Bimetall-Lamellen 41 und 42, die mit einem
Ende in einem isolierenden Block 43 fest eingespannt und nahe ihrem andern Ende durch einen Steg 44 mechanisch gekuppelt sind. Diese Bimetalle 41 und 42 sind zueinander entgegengesetzt angeordnet, bei- spielsweise derart, dass ihre Seiten mit dem grösseren Ausdehnungskoeffizienten voneinander abgekehrt sind.
Zwei gewöhnliche Kontaktfedern 45 und 46 sind in einigem Abstand ausserhalb der Bimetall-Lamel- len 41 und 42 angeordnet und mit ihrer einen Endpartie ebenfalls in dem Block 43 befestigt. Zwei ein- ander gegenüberstehende elektrische Kontaktelemente 47 und 48 sind an der Bimetall-Lamelle 41 bzw. an der Kontaktfeder 45 angeordnet. Die Teile 41,45, 47 und 48 bilden zusammen eine erste Bimetall- kontakteinrichtung mit elektrischen Anschlussleitern 49 und 50. An der andern Bimetall-Lamelle 42 und an der Kontaktfeder 46 sind ebenfalls zwei einander gegenüberstehende elektrische Kontaktelemente 51 und 52 befestigt. Die Teile 42,46, 51 und 52 bilden zusammen eine zweite Bimetallkontakteinrichtung mit den Anschlussleitern 53 und 54.
In der Mitte zwischen den Bimetallen 41 und 42 befindet sich eine Achse 55, die mit der Drehspule
56 eines Drehspul-Messwerkes 57 verbunden ist. Koaxial um die Achse 55 ist eine als Heizvorrichtung die- nende, stationäre elektrische Heizwicklung 58 angeordnet, die auf einer Isolierplatte 59 befestigt ist, welche auch den bereits erwähnten Block 43 trägt und eine Durchbrechung zum Durchlassender Achse
55 aufweist. Um die Achse 55 ist, koaxial zu ihr, ein als Zylinderhülse ausgebildetes Gehäuse 60 aus gut wärmeleitendem Material angeordnet, welches beispielsweise mittels einer auf der Achse 55 aufge- pressten Scheibe 60a mit dieser fest verbunden ist. Das Gehäuse 60 umgreift die Heizwicklung 58.
An der Aussenseite der Umfangfläche des Gehäuses 60 befindet sich ein Klötzchen 61, das ebenfalls aus gut wärmeleitendem Material besteht und durch Drehen der Achse 55 zwischen den beiden Bimetallen 41 und
42 hin und her bewegbar ist. Das Klötzchen 61 weist zwei schräg verlaufende, ebene Aussenflächen 61a und 61b auf, die sich flach an die eine Bimetall-Lamelle 41 bzw. an die andere Bimetall-Lamelle 42 an- legen kann, wenn das Klötzchen 61 entsprechend geschwenkt wird.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Bimetallrelais ist folgende :
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Die Heizwicklung 58 wird über ihre Anschlussleiter 62 mit einer nicht dargestellten elektrischen Stromquelle verbunden und dadurch auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt. Die von der Heizwicklung 58 erzeugte Wärme wird durch Strahlung und Konvektion auf das Gehäuse 60 und das Klötzchen 61 übertragen, so dass letzteres eine Temperatur annimmt, die verhältnismässig wenig unter jener der Heizwicklung 58 liegt. Die Drehspule 56 ist z. B. an eine nicht dargestellte Brückenschaltung angeschlossen, die von einerebenfalls nicht dargestellten Stromquelle gespeist wird.
Ist nun diese Brückenschaltung abgestimmt, so nimmt die Drehspule 56 eine solche Lage ein, dass sich das Klötzchen 61 in der Mitte zwischen den beiden Bimetallen 41 und 42 befindet ; die vom Gehäuse 60 und vom Klötzchen 61 abgegebene Wärme wirkt sich auf die beiden Bimetalle 41 und 42 in gleicher Weise aus, sod ass diese übereinstimmende Temperatur ha- ben : einer Krümmung des Bimetalls 41 wirkt eine völlig entsprechende Krümmung des andern Bimetalls 42 entgegen und umgekehrt, da die Bimetalle durch den Steg 44 miteinander gekuppelt sind ; die Kontaktelemente 47 und 51 bleiben daher trotz der Erwärmung der Bimetalle 41 und 42 in ihrer Ruhelage stehen.
Wird jedoch die Brückenschaltung verstimmt, so erfährt die Drehspule 56 eine Drehung im einen oder im andern Sinn, wodurch das Klötzchen 61 entweder dem Bimetall 41 oder dem Bimetall 42 genähert wird und schliesslich mit diesem in Berührung kommt. Dabei wird jenes Bimetall, das geringeren Abstand vom Klötzchen 61 aufweist oder mit diesem in Berührung ist, stärker aufgeheizt, als das andere, wodurch eine Deformation der miteinander gekuppelten Bimetalle und eine Bewegung der Kontaktelemente 47 und 51 entsteht. Sind die Seiten mit dem grösseren Wärmeausdehnungskoeffizienten an den Bimetallen 41 und 42 nach aussen gekehrt, so kommen die Kontaktelemente 51 und 52 miteinander in Berührung, wenn das Klötzchen 61 gegen das Bimetall 41 hin bewegt wird.
Umgekehrt treten die Kontaktelemente 47 und 48 miteinander in Berührung, wenn das Klötzchen 61 zum Bimetall 42 hin bewegt wird. Das Klötzchen 61 ermöglicht demnach eine thermische Kopplung des einen oder des andern Bimetalls mit der Heizvorrichtung 58.
Die Bimetalle 41 und 42 könnten auch derart zueinander angeordnet sein, dass ihre Seiten mit dem grösseren Ausdehnungskoeffizienten innen, also einander zugekehrt liegen. Die zuvor beschriebene Anordnung mit umgekehrter Anordnung der Bimetalle ist aber besonders günstig, u. zw. deshalb, weil sich bei der Schwenkung des Klötzchens 61 aus seiner Mittelstellung das von ihm stärker aufgeheizte Bimetall gegen das Klötzchen 61 hin biegt und deshalb noch erheblich stärker aufgeheizt wird, was eine Beschleunigung der Ausbiegung der gekuppelten Bimetalle 41 und 42 und somit auch eine raschere Kontaktgabe zur Folge hat.
Umgekehrt wird aber auch eine beschleunigte Kontaktöffnung erzielt, wenn das Klötzchen 61 in seiner Mittelstellung zurückschwenkt, weil sich dann das zuvor stärker aufgeheizte Bimetall gleichzeitig nach aussen, d. h. von dem Klötzchen weg biegt, so dass die Abkühlung rascher erfolgt. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer weniger schleichenden Kontaktgabe bzw. Kontaktöffnung.
Das beschriebene Bimetallrelais ermöglicht, durch kleine elektrische Messgrössen, die an die Drehspule 56 gegeben werden, andere Stromkreise in betriebssicherer Weise mit Hilfe von robusten Kontaktelementen 47,48 bzw. 51,52 und mit verhältnismässig grossem Kontaktdruck zu steuern. Zum Verschwenken der Drehspule 56 und des Klötzchens 61 sind nur sehr geringe Kräfte erforderlich, weil das bewegliche System geringe Massenträgheit besitzt und reibungsarm, z. B. mittels Spitzenlagern, gelagert werden kann. Der Kontaktdruck wird mittels der thermischen Energie von den Bimetallen 41 und 42 erzeugt.
Gegenüber den im Stammpatent geoffenbarten Ausführungsformen hat das vorstehend beschriebene Relais gemäss der Zusatzerfindung den Vorteil, dass wegen der stationären Anordnung der Heizvorrich-
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58 keine flexiblen Drahtanschlüsse für die Heizwicklung nötig sind und dass die Isolierung der Mess-werkspule 56 gegen die Heizwicklung 58 einfacher ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Bimetallrelais nach Patent Nr. 232606, dadurch gekennzeichnet, dass das von einem Messorgan (56) betätigbare und gegenüber der Bimetallkontakteinrichtung (41,45, 47,48 bzw. 42,46, 51,52) bewegbar gelagerte Steuerorgan (61) ein wärmeleitendes Klötzchen ist, das unter Einfluss einer stationären Heizvorrichtung (58) steht und eine thermische Kupplung des Bimetalls (41 bzw. 42) mit derselben (58) ermöglicht.