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Bimetallgesteuertes Gerät, insbesondere Schalter
Das Stammpatent Nr. 260334 befasst sich mit einem bimetallgesteuerten Gerät, insbesondere Schalter, mit einem einseitig fest eingespannten, im Bereich einer Biegung beheizten Bimetallstreifen, wobei der Bimetallstreifen zwei gegeneinander gerichtete, mit einem Schenkel zusammenhängende U-förmige Abschnitte besitzt, und sich das Heizelement in dem der Einspannstelle des Bimetallstreifens benachbarten Bogen befindet.
Bei einer solchen Konstruktion wirken sich die Umgebungstemperatureinflüsse gleichmässig aber in entgegengesetzter Richtung auf beide Abschnitte des Bimetallstreifens aus, so dass trotz Verwendung nur eines einzigen Bimetallstreifens eine von der Umgebungstemperatur unabhängige und nur von einem speziellen Temperaturgeber abhängige Steuerung erreicht wird. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, sollten die mit einem Schenkel zusammenhängenden Bimetallstreifenabschnitte jeweils gleich lang sein.
Dies führt dazu, dass Einspannstelle und freies Ende etwa an die gleiche Stelle zu liegen kommen. Dies erfordert Sonderkonstruktionen der Einspannvorrichtung und der Auslösevorrichtung, damit letztere in ihrer Funktion nicht behindert wird. Im Stammpatent ist deshalb vorgeschlagen worden, die Enden des Bimetallstreifens seitlich gegeneinander zu versetzen und das freie Ende und die Einspannstelle einander wenigstens teilweise überlappen zu lassen.
Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, den gleichen Effekt zu erzielen, ohne dass die Bimetallanordnung infolge der seitlichen Versetzung eine grössere Breite zu erhalten braucht. Dies geschieht dadurch, dass das freie Ende des Bimetallstreifens gegenüber der Einspannstelle in Auslenkrichtung versetzt ist.
Im allgemeinen genügt bereits ein geringer Abstand, der den symmetrischen Aufbau nicht stört, um zu verhindern, dass die Einspannvorrichtung die Auslösevorrichtung behindert.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Art ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Radien der beiden U-förmigen Abschnitte des Bimetallstreifens unterschiedlich gross sind. Hiedurch wird die Kompensationswirkung, die im wesentlichen durch die gleich langen Schenkel an den U-förmigen Abschnitten gegeben ist, nicht beeinflusst.
Eine andere Lösung, bei der Einspannstelle und freies Ende noch weiter auseinandergezogen sind, besteht erfindungsgemäss darin, dass die U-förmigen Abschnitte des Bimetallstreifens in S-Form aneinander schliessen. Es ist zwar bereits ein Bimetallstreifen mit aufeinanderfolgenden gegensinnigen Biegungen bekannt. Dieser weist jedoch im Bereich zwischen den Biegungen eine Verwindung auf, so dass jeweils die gleiche Metallkomponente des Bimetallstreifens an derselben Seite sämtlicher Biegungen des Streifens liegt. Durch diese Ausführung soll eine möglichst grosse Gesamtausbiegung auf kleinstmöglichem Raum erreicht werden.
Bei der letztgenannten Ausführung gemäss der Erfindung liegt hingegen abwechselnd die Metallkomponente mit dem grösseren und die Metallkomponente mit dem kleineren Ausdehnungskoeffizienten an derselben Seite der aufeinanderfolgenden Bogen, so dass die
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vorgesehene Kompensation des Einflusses der Umgebungstemperatur voll wirksam werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 in schematischer Darstellung einen erfindungsgemässen Bimetallstreifen von unten, Fig. 2 eine Seitenansicht bei Normaltemperatur, Fig. 3 eine Seitenansicht bei höherer Temperatur und Fig. 4 eine Seitenansicht bei niedrigerer Temperatur, Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel eines Bimetallstreifens in Seitenansicht bei Normaltemperatur, Fig. 6 den gleichen Streifen bei höherer Temperatur und Fig. 7 den gleichen Streifen bei niedrigerer Temperatur.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 besteht der Bimetallstreifen--l-aus einer Doppelhaarnadel, nämlich dem Schenkel-2--, dem Bogen-3-und dem Schenkel--4-- der ersten Haarnadel sowie dem Schenkel-5-, dem Bogen-6-und dem Schenkel --7-- der
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befindet sich am Anfang des Schenkels-2--. Das zur Auslösung benutzte freie Ende-9befindet sich am Ende des Schenkels-7--.
Zu dem Gerät gehört ferner ein Heizwiderstand --10-- im Bereich des Bogens --3--. Ferner liegt am freien Ende-9-eine Feder-11--mit einem Kontakt --12-- an, der bei Freigabe
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Auslenkrichtung wird die Auslösevorrichtung nicht durch die Einspannstelle behindert.
In Fig. 2 ist gestrichelt gezeigt, wie sich der Bimetallstreifen verformt, wenn er durch den Heizwiderstand --10-- beheizt wird. Man sieht, dass das freie Ende --9-- sich in Richtung auf die Einspannstelle --8-- bewegt, so dass die Feder --11-- freigegeben wird.
In Fig. 3 ist zunächst gestrichelt die Normallage der Fig. 2 veranschaulicht. Die stark ausgezogene Position zeigt an, wie sich der Bimetallstreifen bei einer höheren Raumtemperatur, die gleichmässig auf den gesamten Streifen einwirkt, verformt. Man erkennt, dass wegen der gleich langen Schenkelabschnitte das freie Ende --9-- seinen ursprünglichen Platz beibehält. Das gleiche gilt für Fig. 4, wo die Verformung des Bimetallstreifens bei niedrigerer Raumtemperatur stark ausgezogen dargestellt ist.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 bis 7 besteht der Bimetallstreifen --14-- wieder aus zwei aneinander anschliessenden Haarnadeln, nämlich einer ersten Haarnadel mit dem Schenkel--15--, dem Bogen--16--und dem zweiten Schenkel-17--, und einer zweiten S-förmig daran anschliessenden Haarnadel mit dem Schenkel-18-, dem Bogen --19-- und dem Schenkel --20--. Die Einspannstelle --21-- und das freie Ende --22-- liegen in Auslenkrichtung gegeneinander versetzt, aber im übrigen auf der Mittellinie der Gesamtanordnung.
Bei einer Beheizung des Heizwiderstandes--23-im Bogen--16-verformt sich der Bimetallstreifen entsprechend der gestrichelten Darstellung, bei der das freie Ende--22--von der ursprünglichen Stelle weg bewegt wird und irgendeine Auslösung verursachen kann.
In Fig. 6 ist gestrichelt die Normallage der Fig. 5 veranschaulicht, stark ausgezogen jedoch die Stellung des Bimetallstreifens bei niedrigerer Temperatur. Man erkennt wieder, dass das freie Ende - -22-- an Ort und Stelle verblieben ist. Das gleiche zeigt Fig. 7 für eine höhere Umgebungstemperatur.
Selbstverständlich ist die Auslenkung des Bimetallstreifens jeweils nur beispielhaft zu verstehen.
Bei umgekehrter Aufeinanderfolge der Metalle im Bimetallstreifen kann die Auslenkung auch im jeweils andern Sinne erfolgen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Bimetallgesteuertes Gerät, insbesondere Schalter, mit einem einseitig fest eingespannten, im Bereich einer Biegung beheizten Bimetallstreifen, wobei der Bimetallstreifen zwei gegeneinander gerichtete, mit einem Schenkel zusammenhängende U-förmige Abschnitte besitzt, und sich das Heizelement in dem der Einspannstelle des Bimetallstreifens benachbarten Bogen befindet, nach Patent
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