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Thermischer Schalter mit einer Thermobimetall-Schnappscheibe
Die Erfindung betrifft einen thermischen Schalter mit einer Thermobimetall-Schnappscheibe mit im freien Zustand grosser Umklapptemperaturdifferenz als Temperaturfühler, deren Schnapphub zur
Herbeiführung kleiner Schalttemperaturdifferenzen durch mindestens einen Anschlag begrenzt ist, wobei die Thermobimetall-Schnappscheibe über ein Übertragungsglied mit einem den beweglichen Kontakt eines Kontaktsystems tragenden, unter der Kraft einer den beweglichen Kontakt vom festen Kontakt wegdrückende Feder stehenden Kontaktträger in kraftschlüssiger Verbindung steht und zur Justierung des Kontaktabstandes eine Justierschraube vorgesehen ist.
Thermobimetallscheiben mit Schnappwirkung vereinigen zwei Funktionen in sich, nämlich die eines Temperaturfühlers und die eines Sprungschaltmechanismus, und ermöglichen somit preisgünstige und platzsparende Konstruktionen thermischer Schalter. Die Schalttemperaturdifferenz des thermischen Schalters, d. i. die Differenz zwischen Aus- und Einschalttemperatur, liegt hiebei etwa in der Grösse der Umklapptemperaturdifferenz der freien Thermobimetall-Schnappscheibe. Daraus aber resultieren Schwierigkeiten beim Bau thermischer Schalter mit kleiner Schalttemperaturdifferenz. Um ein Zündeln zwischen den geöffneten Schaltkontakten zu vermeiden, ist ein gewisser Mindestabstand zwischen ihnen erforderlich, der wieder einen gewissen Mindestschnapphub bedingt.
Wegen des monotonen Zusammenhanges zwischen Schnapphub und Umklapptemperaturdifferenz der Schnappscheibe ist somit auch eine Mindestschalttemperaturdifferenz des Schalters gefordert, wobei die untere Toleranzgrenze für die Schalttemperaturdifferenz üblicherweise bei 4 bis S C liegt. Nun werden aber als obere Toleranzgrenze-beispielsweise in der Klimatechnik, Luftfahrt, Raumfahrt und Nautik-kleinere Schalttemperaturdifferenzen, etwa maximal 3 C oder sogar maximal 1 Oc gefordert. Dabei ist zu beachten, dass es sich bei thermischen Schaltern heutzutage um Massenartikel handelt, die kleine Schalttemperaturdifferenz also mit Gleichmässigkeit in der Serie erreicht werden muss.
Ferner soll die kleine Schalttemperaturdifferenz des einzelnen Schalters auch über die Lebensdauer, beispielsweise 100000 Schaltzyklen, zumindest annähernd konstant bleiben. Diese Forderungen bedingen besondere konstruktive Massnahmen.
Bei F. Kaspar,"Thermobimetall in der Elektrotechnik", VEB Verlag Technik, Berlin 1960, wird empfohlen, dafür eine Thermobimetall-Schnappscheibe mit im freien Zustand grosser Umklapptemperaturdifferenz, etwa 30 bis 40 C, und somit auch grossem Schnapphub heranzuziehen und einen grossen Teil der Schnappbewegung durch mindestens einen Anschlag zu begrenzen. Der verbleibende Schnapphub entspricht wegen der grösseren Steilheit des Temperatur-Wölbung-Zusammenhanges einer viel kleineren Schalttemperaturdifferenz als man bei gleichem Schnapphub ohne diese Massnahmen erzielen würde.
Ein Ausführungsbeispiel eines derart gestalteten thermischen Schalters ist in der brit. Patentschrift Nr. 626, 114 beschrieben. Dort weist die Thermobimetallscheibe eine Bohrung auf, die von dem Hals einer Justierschraube durchsetzt wird. Der überstehende Hals ist unter Einhaltung eines gewissen Spiels zu einem Nietkopf verformt, der den einen Anschlag bildet. Der zweite Anschlag ist durch die Schulter
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3, 005, 076Zwischenscheibe --17-- dient der Führung des Übertragungsgliedes-3-, doch ist sie nicht unbedingt erforderlich.
Man könnte auch in der Schnappscheibe--2--eine Bohrung, in die ein am Übertragungsglied --3-- angebrachter Zapfen greift, sowie einen zweiten Zapfen am Übertragungsglied vorsehen, der in ein Sackloch der Justierschraube --5-- greift.
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rotationssymmetrisch ausgebildet sein, so dass sie gegeneinander in jedem beliebigen Winkel verdreht sein können, was eine automatische Montage sehr erleichtert.
Im Isoliergehäuse--11--ist eine im wesentlichen in der Verlängerung des Übertragungsgliedes --3-- angeordnete Bohrung --18-- vorgesehen, die nach erfolgter Justierung mit einem Stopfen --19-- verschlossen werden kann ; der Stopfen --19-- besteht vorzugsweise aus hitzebeständigem Kunststoff und wird eingepresst. Dadurch ist der thermische Schalter staubdicht abgeschlossen.
Zweckmässigerweise bringt man auf der Oberseite des Stopfens --19-- die von den Benutzern des thermischen Schalters gewöhnlich verlangte Aufschrift der Schalttemperaturen an, so dass man für Schalter verschiedener Schalttemperaturen nur andere Schnappscheiben--2--und Stopfen--19-benötigt, während alle übrigen Teile gleich bleiben.
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Horizontalen und der Kontaktabstand-10 bis 14--übertrieben dargestellt. Erreicht bei einer Temperaturänderung die Schnappscheibe--2--ihre Umklapptemperatur, so ist sie bestrebt, von der dargestellten gewölbten Lage in die entgegengesetzt gewölbte Lage durchzuschnellen. Der Beginn dieses Schaltvorganges erfolgt praktisch ohne Verzögerung, da der Schnappscheibe-2--zunächst nur die geringe Vorspannkraft der Blattfeder--8--entgegenwirkt.
Die Vorspannung wird dabei dadurch
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14--in--4-- sich mit dem beweglichen Kontakt--10--am festen Kontakt --14-- abstützen kann, hat die Lagerstelle --20-- die praktische Wirkung eines Gelenks und der Kontaktträger --4-- wirkt wie ein einarmiger starrer Hebel, der sich fast nicht mehr durchbiegt und die Schnappbewegung der Thermobimetallscheibe --2-- begrenzt. Die Schnappscheibe kann somit nicht von der dargestellten gewölbten Lage in eine Lage mit entgegengesetzter Wölbung schnappen, sondern nur von der ursprünglichen stärker gewölbten in eine weniger stark gewölbte Lage, welchem vermindertem Schnapphub eine gegenüber der Umklapptemperaturdifferenz der freien Scheibe stark verminderte Schalttemperaturdifferenz von beispielsweise 30C entspricht.
Ändert sich die Temperatur nunmehr gegensinnig, so klappt bei Erreichen der durch den
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--4-- alsSchnappscheibe--2--wieder in die gezeichnete Lage, wobei die Kontakte--10, 14--durch die Vorspannung der Blattfeder --8-- voneinander getrennt werden.
Das Justieren des Kontaktabstandes-10 bis 14-erfolgt durch Verdrehen der Justierschraube - -5--, die nach der Justierung gegen Verdrehen beispielsweise lackgesichert wird.
Das Merkmal des Kontaktträgers --4--, an der Lagerstelle --20-- biegsam und sonst starr zu sein, kann auch durch eine gegenüber Fig. l geänderte Ausgestaltung erreicht werden. Eine solche andere Möglichkeit zeigt Fig. 2, u. zw. in der Draufsicht, da hiebei das Wesentliche besser zu sehen ist. Der Kontaktträger --21-- ist als Blattfeder geformt, weist eine Bohrung --22-- für den beweglichen Kontakt-10--, eine Ausnehmung --23-- für den Niet--12--und eine beispielsweise durch
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entspricht, anderseits zwei Versteifungssicken--26, 27-- vorgesehen.
Die Materialstärke des Kontaktträgers --21-- ist für den gleichen thermischen Schalter etwas stärker zu wählen als die der Blattfeder --8-- nach Fig. 1. Auch beim Kontaktträger --21-- wird die für die ruckartige
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Kontaktöffnung nötige Vorspannung dadurch erreicht, dass er etwa in der Höhe des Mittelpunktes der Bohrung --25-- um einen gewissen Winkel abgebogen ist.
Mit nur einer der beiden Massnahmen, nämlich der Bohrung--25--oder den Versteifungssicken --26, 27--alleine, wird man im allgemeinen nicht das Auslangen finden, es sei denn, man begnügt sich mit einer Verkleinerung der Schalttemperaturdifferenz des Schalters auf etwa die Hälfte der Umklapptemperaturdifferenz der freien Schnappscheibe, wobei aber grössere Streuungen in der Serie nicht vermieden werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Thermischer Schalter mit einer Thermobimetall-Schnappscheibe mit im freien Zustand grosser Umklapptemperaturdifferenz als Temperaturfühler, deren Schnapphub zur Herbeiführung kleiner Schalttemperaturdifferenzen durch mindestens einen Anschlag begrenzt ist, wobei die Thermobimetall-Schnappscheibe über ein Übertragungsglied mit einem den beweglichen Kontakt eines Kontaktsystems tragenden, unter der Kraft einer den beweglichen Kontakt vom festen Kontakt wegdrückenden Feder stehenden Kontaktträger in kraftschlüssiger Verbindung steht und zur Justierung
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zur Heranziehung des festen Kontaktes (14) des Kontaktsystems als Anschlag der Kontaktträger (4,21) aus einem biegesteifen, schwenkbar gelagerten, insbesondere einarmigen Hebel besteht, an dem die stirnseitig mit dem Übertragungsglied (3)
in Berührung stehende Justierschraube (5) verstellbar befestigt ist.
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