Elektrischer Schalter Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein elek trischer Schalter mit einem feststehenden Kontakt- element und einer blattförmigen Kontaktfeder, wel che zwischen dem feststehenden Kontaktelement und einem Anschlag hin- und herschwenkbar ist und durch eine Feder mit einem Antriebsorgan in Verbindung steht, das infolge Änderungen einer physikalischen Grösse, wie Temperatur, Druck, Pegelstand usw., die Richtung der Kraftwirkung der Feder so verlagert,
dass die Kontaktfeder jeweils augenblicklich von der einen in die andere Schwenkstellung kippt.
Schalter der erwähnten Art sind bekannt und haben den Vorteil, dass kein Lichtbogen infolge schleichenden öffnens oder Schliessens des Strom kreises auftritt. Ein gewisser Nachteil der bekannten Ausführungen liegt jedoch in der verhältnismässig grossen Differenz zwischen dem das öffnen und dem das Schliessen des Schalters bewirkenden Wert der auf das Antriebsorgan einwirkenden physikalischen Grösse.
Ändert diese Grösse von unten nach oben, so erfolgt die Betätigung des Schalters nicht beim glei chen Wert der Grösse, wie bei einer Änderung der Grösse von oben nach unten. Mit Hilfe der bekannten Schalter konnte daher die betreffende physikalische Grösse nicht auf einen konstanten Wert geregelt wer den, weil sie dabei immer zwischen zwei voneinander ziemlich weit entfernten Grenzwerten hin- und her pendelte.
Die Erfindung bezweckt, den geschilderten Nach teil zumindest erheblich zu verkleinern.
Der elektrische Schalter gemäss der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem festen Anschlag und der Kontaktfeder ein elastisch nach giebiges Pufferglied angeordnet ist, das in seiner Ruhelage einen Abstand von der Kontaktfeder auf weist, wenn diese mit dem feststehenden Kontaktele ment in Berührung ist. Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen er geben sich aus den Unteransprüchen, der Beschrei bung und der zugehörigen Zeichnung, in welcher rein beispielsweise eine Ausführungsform des Erfindungs gegenstandes veranschaulicht ist.
Fig. 1 stellt eine Seitenansicht eines gemäss der Erfindung ausgebildeten Temperaturregler-Schalters in kaltem Zustand dar.; Fig. 2 zeigt den gleichen Temperaturregler-Schal- ter in warmem Zustand; Fig.3 stellt das elektrische Schaltschema eines Heizstromkreises mit dem Temperaturregler-Schalter gemäss den Fig. 1 und 2 dar;
Fig. 4 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der mittels des Schalters geregelten Temperatur, wobei mit strichpunktierter Linie der Temperaturverlauf bei Anwendung eines Schalters bisheriger Bauart ein gezeichnet ist; .
Fig. 5 zeigt eine Einzelheit einer Ausführungs variante des Schalters, .teils im Schnitt und in gegen über Fig. 1 vergrössertem Masstab.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Temperatur regler-Schalter weist ein rahmenförmiges Gehäuse 10 aus keramischem Material auf. Mit Hilfe einer Schraube 11 ist im Innenraum des Gehäuses 10 eine Metallplatte 12 befestigt. In einer Gewindebohrung der Platte 12 ist eine Einstellschraube 13 angeordnet, deren innenliegendes Ende als feststehendes Kontakt element dient.
Mittels einer Schraube 14, welche der Einstellschraube 13 gleichaxig gegenüber angeordnet ist, sind ebenfalls innerhalb des Gehäuses eine Me tallplatte 15, ein lamellenförmiges Bimetallstück 16, ein metallischer Träger 17 und zwei Distanzierungs- plättchen 18 befestigt.
Eine blattförmige Kontaktfeder 19 trägt an ihrer einen Endpartie ein bewegliches Kontaktstück 20, das mit dem durch die Einstellschraube 13 gebildeten feststehenden Kontaktstück zusammenarbeitet.
Das andere Ende der Kontaktfeder 19 ist unter Zwischen schaltung von Distanzierungsplättchen 21 am Träger 17 festgenietet. Zum Öffnen und Schliessen des Schalters ist die Kontaktfeder 19 zwischen der als feststehendes Kontaktelement dienenden Einstell schraube 13 und der als festen Anschlag dienenden Einstellschraube 14 hin- und herschwenkbar. Zwi schen der Kontaktfeder 19 und dem Träger 17 be findet sich eine zusätzliche Blattfeder 22, deren eines Ende zwischen den Distanzierungsplättchen 21 fest gehalten ist.
Die Blattfeder 22 verläuft in ihrer ent spannten Ruhelage wenigstens annähernd parallel zum Träger 17 und zur Kontaktfeder 19, wenn deren Kontaktelement 20 die Einstellschraube 13 berührt. Dann befindet sich die Blattfeder 22 annähernd in der Mitte zwischen der Kontaktfeder 19 und dem in neren, als Anschlag dienenden Ende der Schraube 14. Die Blattfeder 22 hat wenigstens annähernd die glei chen Federeigenschaften wie die Kontaktfeder 19.
Das Bimetallstück 16 dient als Antriebsorgan zum Betätigen der Kontaktfeder 19 und besteht aus zwei unmittelbar übereinander angeordneten, miteinander innig verbundenen Metallschichten mit unterschied lichem Wärmeausdehnungskoeffizienten. Der Deut lichkeit wegen ist in den Fig. 1 und 2 die Grenze zwischen den beiden Metallschichten des Bimetall stückes 16 nicht dargestellt.
Das freie Ende des Bi metallstückes 16 ist nach oben abgewinkelt und bildet eine Verankerung für das eine Ende einer Schrauben zugfeder 23, deren anderes Ende in eine öffnung der Kontaktfeder 19 eingehängt ist. In einer Gewinde- bohrung der Platte 15 sitzt eine Einstellschraube 24, mit welcher die Ruhelage des Bimetallstückes innert gewisser Grenzen eingestellt werden kann.
Zwei Lötfahnen 25 und 26 zum Anschluss von elektrischen Leitern sind mit Hilfe der Schrauben 11 und 14 befestigt und mit den Metallplatten 12 und 15 verbunden.
Für die nachfolgende Beschreibung der Wirkungs weise des beschriebenen Temperaturregler-Schalters ist angenommen,. dass er gemäss Fig. 3 in ein elek trisches Heizaggregat 25 eingebaut ist, das ferner einen Heizwiderstand 26 aufweist. Der in Fig. 3 mit 27 bezeichnete Temperaturregler-Schalter liegt in Reihe mit dem Heizwiderstand 26. Das Aggregat 25 ist über einen Hauptschalter 28 an eine Stromquelle 29 angeschlossen.
Wenn der Schalter 28 geöffnet ist und sich das Heizaggregat 25 in kaltem Zustand oder auf üblicher Zimmertemperatur befindet, nimmt das Bimetallstück 16 die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein, bei der es nach oben gekrümmt ist. Schliesst man den Schalter 28; so fliesst durch den Heizwiderstand 26 ein Strom, wo durch das Aggregat 25 erwärmt wird.
Der zeitliche Verlauf der Temperatur T vom Moment des Einschal ters an ist in Fig. 4 veranschaulicht. Mit fortschrei tender Temperaturzunahme streckt sich das Bimetall stück 16 allmählich. Ist eine Temperatur T1 von bei spielsweise 84 C erreicht, so nimmt das Bimetallstück 16 die in Fig. 2 gezeigte Lage ein.
Die Kontakt feder 19 kippt dann augenblicklich von ihrer obe ren Stellung nach Fig. 1 in ihre untere Lage nach Fig.2, wodurch der Temperaturregler-Schalter ge öffnet und der Stromfluss durch den Heizwiderstand 26 unterbrochen wird. Das Kippen der Kontaktfeder 19 erfolgt durch Verlagerung des Verankerungs- punktes der Feder 23 nach unten, was eine Änderung der Zugrichtung der Feder 23 zur Folge hat.
Wenn die Kontaktfeder 19 in ihre untere Lage kippt, fährt sie gegen die Blattfeder 22, die als elastisch nach giebiges Pufferglied dient und durch die Kontakt feder an das Ende der Schraube 14 gedrückt und zugleich elastisch gespannt wird. Mittels der Blatt feder 22 findet die Kontaktfeder 19 einen festen An schlag an der Schraube 14, so dass der öffnungsweg zwischen den Kontaktelementen 13 und 20 eindeutig festgelegt ist.
In der Folge nimmt die Temperatur im Aggregat 25 ab, wobei sich das Bimetallstück 16 langsam nach oben biegt. Lange bevor das Bimetallstück 16 die in Fig. 1 gezeigte Ausgangslage erreicht, ist die Veranke rung der Feder 23 wieder so weit nach oben verlagert, dass die Kontaktfeder 19 in ihre obere Stellung zu rückkippt und der Stromkreis wieder geschlossen wird.
Diese Schliessbewegung der Kontaktfeder 19 wird durch die in der Blattfeder 22 gespeicherte me chanische Energie unterstützt, die bewirkt, dass das Bimetallstück 16 zum Kippen der Kontaktfeder 19 nach oben weniger Kraft aufbringen muss und folg lich einer geringeren Deformation bedarf als dies ohne die Blattfeder 19 der Fall wäre. Das Schliessen des Reglerschalters erfolgt daher bei einer nur verhältnis mässig wenig unter dem Wert T1 liegenden Tempera tur T2, die z. B. 76 C beträgt.
Würde die Blattfeder 22 weggelassen, wie das bei früheren Ausbildungen des Temperaturregler-Schalters der Fall war, so wäre eine Abkühlung des Aggregates 25 auf eine Tem peratur T, von etwa 62 C nötig, bis der Schalter den Stromkreis wieder schliessen würde.
Wenn die obere Grenztemperatur T1 wieder erreicht ist, unterbricht der Kippschalter den Stromkreis erneut usw. Fig. 4 zeigt, dass mittels des Reglerschalters 27 die Tempe ratur des Aggregates 25 auf einer verhältnismässig konstanten Temperatur gehalten wird, die im vorlie genden Beispiel im Mittel etwa 80 C beträgt und nur geringe Schwankungen nach oben und nach unten aufweist.
Wollte man eine ähnliche konstante Temperatur regelung mit Hilfe des bekannten Reglerschalters er zielen, bei welchem die Blattfeder 22 fehlt, so müssten die Einstellschrauben 13 und 24 so verändert werden, dass der öffnungsweg des beweglichen Kontakt stückes 20 beträchtlich kleiner und der Kontaktdruck niedriger wird. Beides ist für das Funktionieren des Reglerschalters nachteilig,
weil einerseits bei gleicher Schaltleistung die Gefahr der Lichtbogenbildung zwi schen den Kontaktelementen 13 und 20 beim öffnen des Schalters besteht und andererseits der übergangs- widerstand bei geschlossenem Schalter grösser ist.
Durch die beschriebene Anordnung der Blattfeder 22 erreicht man, dass zum Herbeiführen der Kipp- bewegung der Kontaktfeder 19 in ihre obere Schliess- lage eine geringere Kraft nötig ist als für ihre Be- 5 wegung in die untere Offenlage. Das ist der Grund für die kleine Differenz zwischen den Grenztemperaturen T1 und T2,
die mittels des Schalters gemäss der Er findung erzielt werden kann, wie auch für den aus reichend grossen Kontaktdruck zwischen den Kon- o taktelementen 13 und 20; wenn der Schalter ge schlossen ist.
Temperaturregler-Schalter der beschriebenen Art eignen sich beispielsweise zum Einbau in elektrischen Heizkissen, da sie mit geringen Abmessungen her gestellt werden können.
Anstelle der Blattfeder 22 kann der Schalter ein anderes elastisch nachgiebiges Pufferglied aufwei sen, das z. B. die in Fig. 5 gezeigte Ausbildung hat. Danach ist die Schraube 14 mit einem Hohlraum 30 versehen, in welchen ein Bolzen 31 eingreift, der im Hohlraum 30 längsverschiebbar geführt ist und un ter dem Einfluss einer ebenfalls im Hohlraum 30 an geordneten Druckfeder 32 steht. Diese Feder 32 ist bestrebt, den Bolzen 31 nach oben zu schieben, bis eine Schulter des Bolzens an einer eingebördelten Partie 33 der Schraube 14 anschlägt.
Der obere End- teil des Bolzens 31 ragt dann ein Stück weit aus der Schraube 14 heraus, hat jedoch einen gewissen Ab stand von der Kontaktfeder 19, wenn diese mit ihrem beweglichen Kontaktelement 20 an dem feststehenden Kontaktelement 13 anliegt. Wenn die Kontaktfeder 19 jedoch nach unten kippt, so drückt sie den Bolzen 31 entgegen dem Einfluss der Feder 32 so weit in den Hohlraum der Schraube 14 hinein, bis ein fester Anschlag für die Kontaktfeder 19 entsteht. Die in der Feder 32 gespeicherte mechanische Energie un terstützt das Zurückkippen der Kontaktfeder 19, so dass hierfür das Bimetallstück 16 weniger Kraft auf bringen muss.
Man erreicht folglich die gleiche vor teilhafte Wirkung wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2.
Die Erfindung ist nicht auf Temperaturregler- Schalter beschränkt. Anstelle des Bimetallstückes 16 kann ein anderes Antriebsorgan zum Betätigen der Kontaktfeder 19 mittels der Feder 23 vorhanden sein, z. B. eine auf Druckänderungen ansprechende Mem- bran oder ein dem gleichen Zweck dienender Kolben, ein auf Pegelstandsänderungen einer Flüssigkeit rea gierender Schwimmer, eine Gewichtsänderungen un terworfene Waage nsw.