DD210369A5

DD210369A5 - Bimetall-schalter, insbesondere zum uebertemperaturschutz von motorkompressoren fuer kuehlaggregate

Info

Publication number: DD210369A5
Application number: DD25290683A
Authority: DD
Inventors: Laszlo Molnar
Original assignee: Huetoegepgyar
Priority date: 1982-07-29
Filing date: 1983-07-08
Publication date: 1984-06-06
Also published as: DE3327311C2; DE3327311A1; FR2531266B1; HU184008B; FR2531266A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen insbesondere zum Uebertemperaturschutz von Motorkompressoren fuer Kuehlaggregate geigneten Bimetall-Schalter mit einer den beweglichen Kontakt tragenden elastischen, stromleitenden Platte, einer omegafoermigen Feder, einem feststehenden und einem beweglichen Kontakt und einem Heizwiderstand, dessen eines Ende elektrisch leitend mit dem Bimetall verbunden ist. Ziel der Erfindung ist es, einen leicht herstellbaren Schalter mit solchen Schaltcharakteristiken bereitzustellen, die leicht und in einem weiten Bereich an die jeweilige Motorcharakteristik anpassbar sind. Erfindungsgemaess ist die den feststehenden Kontakt 41 tragende Platte 1 mit einem U-foermigen, in ihrer Laengsrichtung verlaufenden Ausschnitt versehen, an dessen einem Ende ein elastischer Vorsprung vorgesehen ist. Der eine Schenkel der omegafoermigen Feder 38 ist an diesem Vorsprung, der andere Schenkel in einer in der Platte 1 vorgesehenen Oeffnung gelenkig und mit entsprechender Vorspannung gelagert. Am Ende des Bimetalls 20 vorgesehene Rillen sind unter kleinem Spiel in eine Oeffnung des elastischen Vorsprungs eingepasst.

Description

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Qimetall-Schaltsr, insbesondere zu/n Qbertemperaturschutz von Motorkompressoren für Kühlaggregate

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft einen Bimetall-Schalter, insbesondere zum Obertemperaturschutz von Mötoricompressoren für Kühlaggregate.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Siegen des automatischen und ohne Aufsicht erfolgenden Betriebes von Kühlaggregaten- ist' as^: unbedingt e-rf orde'rlich / daß bei eventuell, auftretenden Unregelmäßigkeiten der Obertemperaturschutz des Motors sichargesteilt ist*

Eins derartige Unregelmäßigkeit tritt z.B., dann auf, wenn diö:v:Netzspannung kurzzeitig, ausfällt, wodurch infolge der hohen Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite, des Kompressors der Motor nicht anlaufen kann, oder wenn infolge eines übermäßigen Abfalls der Netzspannung das Moment des Motors zum Antrieb :desi Kompressors nicht ausreicht, wodurch der Rotor abgebremst und blockiert wird.

In den vorerwähnten Fällen muß der Schutzschalter die Anlage, ausschalten und, nach, e,tv?a 2 Minuten mieder einschal·

ten. Im ersten Fall nimmt der Druckunterschied zwischen der Saugseite und der Druckseite ab, wodurch der Motorkompressor wieder, in Gang gesetzt wird. Iai zweiten Fall erfolgt das Aus- und Wiedereinschalten solange, bis die Netzspannung den zum Anlassen erforderlichen Wert wieder erreicht hat. Die entsprechenden gesetzlichen Vorschriften schreiben ferner vor, daß nach 360 Stunden anhaltender Blockierung.des Motors der Schutzschalter eine Erwärmung der Umhüllung des Motorkompressors über 150° verhindert und die Durchschlagsfestigkeit des Motors unter den vorgeschriebenen Wert abfällt.

Um den erwähnten Forderungen entsprechen zu können, muß der Schutzschalter solche Aus- und Wiedereinschaitungscharakteristiken aufweisen, die. sich den Charakteristiken des Motors gut: anpassen.

Eine weitere Forderung besteht darin, daß der Schutzschalter leicht hergestellt werden kann und kleine Abmessungen aufweist. Die erste Forderung ist wirtschaftlich wichtig, während die andere Forderung von erheblicher Bedeutung ist, weil- der Schutzschalter unter dem Klemmdeekel des Motorkompressors anzuordnen ist.

3ei Motorkorapressoren, bei denen zur Schaltung der Hilfsphasenv'iicklung ein nicht-linearer PTC-Widerstand verwendet wird, ist es äußerst wichtig, daß bei eineni eventuellen erfolglosen Anlassen die. Wiedereinschaltung erst nach einigen Minuten erfolgt, und zwar auch dann, wenn die Umhüllung des Mötorkonpressors kalt ist bzw. wenn die Umgebungstemperatur des Schutzschalters im Bereich um 300 K liegt. Sollte der Schutzschalter bereits kurz nach der Ausschaltung wieder einschalten, kann der PTC-Widerstand sich nicht abkühlen, so daß der Motorkompressor aus den bekannten Gründen nicht anlaufen kann.

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Die restlose Erfüllung der erwähnten Forderungen ist sowohl vom technischen als auch vom wirtschaftlichen Standpunkt her betrachtet unerlässlich.

Zum Qbertemperaturschutz und zum Anlassen von Motorkorapressoren sind bereits verschiedene Bimetall-Schalter bekannt. Ein Teil derselben ist bereits technisch überholt, da ihre Produktionskosten zu hoch"sind und sie auch den erhöhten technischen Forderungen nicht entsprechen.

So ist z«3« eine Lösung bekannt (HU-PS 156 502), bei der zum Schutz der Hauptphasenwicklung und dar Hilf sphasenvvicklung des Motors jeweils ein automatischer Bimetall-Schalter verwendet wird. Bei diesen bewegt das Bimetall ein© in eine V-förmige Trägerplatte eingesetzts. und zweckmäßig vorgespannte Kontakfeder.

Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, daß dis Konstruktion nur aus verhältnisniäßig großdiraensionierten Bauteilen zusammengesetzt Werden icanh und daB die Vorspannung der Kontaktfeder weitgehend von der Montagegenauigkait der einzelnen Bauteile abhängt. Daraus folgt, daß die gewünschte Auslösungs- und Wiädereinschaltungscharakteristik nur schwer geregelt werden kann. Sin weiterer Nachteil liegt darin, daß der Schutzschalter viele Bauteile erfordert.

Weiterhin ist ein Bimetall-Schnappschalter (DE-AS 1 197 955) bekannt, der im wesentlichen aus einem scheibenförmigen Bimetall besteht, in dessen Symmetrieachse jeweils ein Vorsprung vorgesehen ist, auf dem Silberkontakte befestigt, sind. Gegenüber diesen Kontakten ist jeweils ein. nicht bewegbarer Kontakt angeordnet. Ourch entsprechende Wölbung des scheibenförmigen Bimetalls wird erreicht, daß bei Erwärmung die Wölbung der Scheibe In die entgegengesetzte

Richtung überspringt, wodurch die Kontakte voneinander getrennt werden und der Stromkreis des Motors unterbrochen wird. Die Auslösungs- und yviadereinschaltcharakteristik. des Schutzschalters kann mit einer in der Mitte der 8im.etallscheibe vorgesehenen Justierschraube geändert werden.

Erfahrungen haben jedoch gezeigt, daß ein Schutzschalter dieses Systems ausschließlich den Einsatz eines Simetalls' von erstklassiger Qualität erfordert und nur unter Anwendung einer äußerst strengen Fertigungstechnologie.hergestellt .'werden kann, wodurch die Produktionskosten sehr hoch liegen.

Ein weiterer Nachteil der genannten Lösung besteht darin, daß sich das scheibenförmige Bimetall· schnell abkühlt, wenn die -Umgebungstemperatur im Bereich von.etwa 300 K liegt. So erfolgt die Wiedereinschaltung, bereits·sehr kurzfristig.. Wenn nun die Umhüllung des Moto.rkorapressqrs die Temperatur von mindestens 350 !< noch nicht; erreicht hat,, erfolgt bei einem kurzen Spannungsausfall,.wenn ein nichtlinearer PTC-Widerstand verwendet wird, kein Anlassen , da während der, zyklischen Aus- und. Wiedereinschaltungen sich der PTC-Widerstand infolge der kurzen Schaltungszeit nicht ausreichend abkühlen kann..

Ein weiterer Nachteil der. beschriebenen Lösung liegt darin, daß zur Herstellung vier Silberkontakte erforderlich sind, was wiesle rum zu einer Erhöhung der Produktionskosten führt.

Weiterhin ist ein Bimetall-Relais bekannt (DS-AS 1 256 329), bei dem der bewegliche Kontakt mittels einer unmittelbar zwischen den Enden der Kontaktfeder und des Bimetalls eingesetzten Omega feder fortbewegt wird. .

Auch diese Lösung ist als nachteilig zu betrachten. Da das eine Ende der Qmegafeder sich unmittelbar an das Bimetall, das andere Ende an die Kontaktfeder abstützt, hängt die Vorspannung der Omegafeder weitgehend von der Abbiegung des Endes der Kontaktfeder und von· der genauen Montage ab. Daraus folgt, daß bei einer Serienproduktion die genaue Regelung der vorgeschriebenen Aus- und Einschaltdauer (der Charakteristik) einen hohen Arbeitsaufwand erfordert.

Ein weiterer Nachteil der zuletzt genannten Lösung besteht schließlich darin, daß infolge der gebogenen Form der Kontaktfeder und der Anordnung der Omegafeder dia Längsabsnessung des Schalters zu groß ist. Die Anordnung unter dem Kiesnradeckel des Motorkompressors ist. daher mit Schwierigkeiten verbunden.

Ziel der Erfindung:

Ziel- der Erfindung ist es',; für Einphasen-Motorkonprsssorsn einen automatischen Bimetall-Schalter zum Aus- und Wiedereinschalten bereitzustellen, der mit kleinen Abmessungen leicht: und wirtschaftlich hergestellt werden kann und sich den Motorcharakteristiken gut anpaßt, d.h. bei dem die. Aus- und Wiedereinschaltzeit leicht und innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen eingestellt werden kann.

Ein weiteras Ziel der Erfindung besteht darin, mit wenigen und leicht herstellbaren. Sauteilen und einem Bimetall von mittlerer Qualität einen Oberstromschutzschalter zur Verfugung zu stellen, bei dem während der Aus- und Wiedereinschaltung ein Prellen der Kontakte vermieden wird.

Eine weitere Zielstellung der Erfindung besteht darin,, unter Anwendung einer verhältnismäßig geringen Menge von

-o-

Silberkontaktmaterial einen Schalter mit einer langen Lebensdauer zu entwickeln.

Schließlich soll die Bewegung der Kontakte bzw. das Ausbiegen des Bimetalls mit einer niedrigen Heizleistung erreicht werden können, wobei auch im Moment der Ausschaltung ein ausreichender Kontaktdruck sichergestellt sein

soll. .·' .,

Hierbei soll der Kontaktdruck trotz dar bei den Sauteilen unvermeidlichen Fertigungsstreuungen innerhalb eines engen Bereichs gleich sein.: Es soll hierbei ein Bimetallschalter hergestallt werden, der einerseits zum Schutz des Motorkorapressors. dient und andererseits bei einem Anlassen mit einem PTC-Widerstand nach, dpr Ausschaltung eine entsprechende' Wärte-z'sxt sicherstellt.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Bei der e'rf indun'gsgeniaßen'-"Lös'ün'g· wird von einem automatischen Bimetall-Sehalter ausgegangen, der stationär-a und bewegliche Kontakte, ein längliches Bimetall, eine ofiiegaförraige Feder, eins mit Justierschraube versehene Tragplatte,, einen dem Bimetall angepaßten Heizwiderstand und eine den beweglichen Kontakt tragende Platts enthält.

Erfindungsgeffläß ist hierbei die Anordnung so getroffen, daß die elastische, den' beweglichen Kontakt tragende Platte mit einem U-förrnigeh Ausschnitt versehen ist, dessen Schenkel in Längsrichtung der Platte verlaufen, daß die Platte am Ende des Ausschnitts einen Vorsprung aufweist i daß einer der Schenkel dsr omegaförmigen Feder dem Ende des erwähnten Vprsprungs angepaßt ist, während der andere Schenkel in eine in der elastischen, den Kontakt tragenden Platte zweckentsprechend ausgebildete öffnung

gelenkig und mit entsprechender Vorspannung eingepaßt ist, und daß am Ende des Bimetalls Rillen vorgesehen sind, die unter kleinem Spiel in eine Öffnung des elastischen Vorsprungs eingepaßt sind.

Ausführungsbeispiele:

Die erfindungsgeraäße technische Lösung wird anhand einiger vorteilhafter Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen; zeigen:

Fig. 1: die den erfindungsgeraäSen Kontakt tragende elastische Platte,

Fig. .2: eine perspektivische Darstellung des Bimetalls, . '

Fig_:. 3: eine Vorderansicht dss erfindungs-

genäSen 'eimatall-Schaltsrs > scheaatisch_: dargaste.ll*· ,

Fig. 4: den erfindungsgemäßen Biraetall-Schalter ohne die den Kontakt tragende Tragplatte,

Fig.. 5: eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Bimetall-Schalters, wobei sich die Kontakte im geöffneten Zustand befinden,

Fig. 6: eine schematische Schaltungsanordnung

des erfindungsgemäßen Bimetall-Schalters.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist eine den beweglichen Kontakt tragende elastische Platte 1 mit einem U-förmigen Ausschnitt 2 versehen., wodurch ein an dem einen Ende be-

festigter elastischer Vorsprung 3, entsteht. Weiterhin sind,eine öffnung4, eine schmale Zunge 5 und Bohrungen 6,7, 8 und § vorgesehen · Der elastische Vorsprung wird mit der öffnung 10, das Ende desselben vorzugsweise mit Zähnen 11, 12 versehen«.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist das eine Ende des Bimetalls 20 mit Bohrungen 21, 22 versehen, während das andere Ende 23 verjüngt und senkrecht zur Längsachse umgebogen ist. An beiden Seiten sind Rillen 24, 25 ausgebildet, deren Abmessungen so gewählt werden, daß diese in die öffnung der elastischen Zunge unter kleinem Spiel eingepaßt sind.

Wie die Fig.. 3" und 4 zeigen, wird auf das Bimetall 20 bei indirekter Heizung - zweckmäßig eine Isolierung 30 aufgebracht, auf die der Heizwiderstand 31 aufgewickelt wird. Das eine Ende 32 der Wicklung wird an das Bimetall 20 angeschweißt, während das andere Ende an einer Klamme 33 befestigt 'wird. Die den beweglichen 'lo.ntakt tragende. elastische' Platte 1 und' das Bimetall 20 werden mit Nieten 35, 36 auf der Tragplatte befestigt. '

Zur Regelung der Äusbiegung des Bimetalls 20 bzw. zur Einstellung der Ausschaltungsdauer ist eine Schraube 37 vorgesehen. Zürn Schalten des Stromkreises werden an der den beweglichen Kontakt: tragenden elastischen Platte 1 und an der reststehenden Kontakt tragenden Platte 39 Silberkontakts 40, '41 befestigt.

Die Betätigung des Schalters bzw. die Sicherstsllung des erforderlichen Kontaktdruckes erfolgt mittels der Omegafeder 38. die einerseits zwischen die Zahne 11, 12 der elastischen Zunge, andererseits in die Öffnung .4 der den Kontakt 1 tragenden elastischen Platte eingepaßt ist.

Gemäß Fig. 5 wird als Anschlag für den Vorsprung 5 beim Ausschalten des Bimetall-Schaltars in der Verkapselung 42 eine Grenzfläche 43 ausgebildet.

Wie aus Fig·. 6 ersichtlich, wird der Stromkreis ausgehend von der Neztklemme 51 über die den feststehenden Kontakt tragende Platte 39, die Kontakte 40, 41, die den beweglichen Kontakt 1 tragende Tragplatte 34, das Bimetall 20, den Heizwiderstand 31, die Klemme 33 und die Wicklung 50 und die zweite Metzkiemme 52:geschlossen.

Unter der Einwirkung des Stromes bzw. aufgrund der vom Heizwiderstand 31 abgegebenen Wärme erwärmt sich das Bimetall 20 und biegt sich nach oben, wodurch die elastische Zunge 3 ebenfalls nach, oben gebogen wird·.-. Die Vorspannung der ornegaf örmigen Feder 3O^ nimmt allmählich zu und nach Oberwindung, des Totpunktes zwingt das Bimetall die den beweglichen Kontakt 40 tragende Platte 1. zu einer schnel-.len Ausbiegung, wobei, sich der bewegliche Kontakt 40 von de.(s feststehenden Kontakt 39 mit einer schnellen Bewegung entfernt, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird und der Vorsprung 5 gegen die Fläche 43 anschlägt. Nach erfolgter Unterbrechung das Stromkreises kühlt sich das Bimetall. 20 ab und biegt sich nach unten, wodurch die Vorspannung der omegafönnigen Feder 38 wieder größer wird, bis zuletzt, die den beweglichen Kontakt 40 tragende^ elastische Platte 1 in die vorher eingenommene Stellung zurückspringt, wodurch der bewegliche Kontakt 40 und der feststehende Kontakt 41 den Stromkreis wieder schließen.

Durch zweckentsprechende Diraensionierung des -Heizwiderstandes 31. und geeignete Einstellung der Oustierschraube 37 kann die Auslösungscharakteristik des Bimetall-Schalters verändert werden. Durch Umbiegen des Vorsprungs 5 wird die Wiedereinschaltzsit geregelt. Wenn nämlich der

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Abstand zwischen den Kontakten 40, 41 nach erfolgter Ausschaltung groß ist, bzw, der Vorsprung 5 in einer geraden Stellung gelassen wird, wird die Wiedereinschaltzeit lang sein. Ist dagegen der Vorsprung 5 nach unten gebogen, wird der Abstand zwischen den Kontakten 40, 41 kleiner, wodurch - verglichen mit der vorherigen Zeit - die Wiedereinschaltung früher erfolgt« '

Eine Verlänaerunc₄ der Wiedereinschaltzeit kann auch erreicht.werden, indem die Breite des Bimetalls die übliche Breite überschreitet und zweckmäßig so gewählt wird , daß diese mit der Größe der den_:Kontakt tragenden Platte nahezu übereinstimmt» Hierdurch kann die Wärmekapazität erhöht werden·

Erfindungsganiäß. wird die Verbreiterung des Bimetalls 20 ermöglicht, indem in die Ebene der den Kontakt tragenden Platte 1 der schmale Teil 23 und der elastische Vorsprung eingebogen werden ,. Dadurch , also als ..Folge,- der größeren Breite, des,, Bimetalls-:. 20,, kann d!<? Schaitkraft erhöht werden«

Der Vorteil der erfindungsgeaäßen Lösung liegt dadVin, daß bei kleinen geometrischen Abmessungen die Wärmekapazität und die Schaltkraft des Bimetalls 20 erhöht werden konnten.

Durch die erfindungsgeraäße Lösung wird ferner erreicht, daß trotz'.: der kleinen Abmessungen ein gut regelbarer Bimetall-Schalter bereitgestellt wird, bsi dem der Kontaktdruck ... iia Wesentlichen bis zum Moment der Ausschaltung konstant bleibt und gleichzeitig die Aus- und Einschaltung ohne Kontaktprallen erfolgen.

Sin weiterer Vorteil liegt darin, daß. der Bimetall-Schalter aus wenigen und leicht herstellbaren Bauteilen gefertigt werden kann ; der Einsatz eines qualitativ hochwer-.

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tigeη Bimetalls ist nicht erforderlich, es genügt vielmehr ein Bimetall von mittlerer Qualität.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Vorspannung der omegaförraigen Feder während der Serienproduktion auf einem konstanten Wert gehalten werden kann, da die Genauigkeit der Einspannweite durch einen mit einem Werkzeug ausgeschnittenen 3auteil, nämlich durch die den Kontakt tragende Platte 1, sichergestellt wird.

Ebenfalls ist es als vorteilhaft anzusehen, daß dia dan beweglichen Kontakt tragende elastische Platte 1 bzw. der elastische Vorsprung aus einem dünnen, zweckmäßig 0,2. mm stärken Bronzsblech hergestellt werden kann, wodurch in den V-förmigen Nes.ten 44 und 45 dar oraega.förrnigen Feder' bei der gelenkigen Bewegung nur eine geringe¹' Reibung auftritt.

Bei den bekannten Lösungen, bei denen das Bimetall sich ührnit-tölbär g%gen die Omegafeder abstützt , wird demgegenüber im Interesse der Herabsetzung der Reibung das Ende des* Bimetalls keilförmig ausgearbeitet, was selbstverständlich zur Erhöhung der Produktionskosten führt.

Eingehende Erprobungen haben eindeutig bestätigt, daß der erfindungsgetnäße Bimetall-Schalter einen zuverlässigen Motorschutz bietet. Die Aus- und Wiedersinschaltdauer können innerhalb weiter Grenzen geregalt werden, die eingestellten Werte zeigen nach der für Motorkompressoran vorgeschriebenen Lebensdauerprüfung nur geringe Differenzen.

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Claims

Erfindungsanspruc

Simetall-Schalter, insbesondere.zura Schutz von Motorkoraprassoren für Kühlaggregate, der aus einer den Kontakt tragenden, elastischen Platte aus elektrisch leitendem Material, einem feststehenden und einem beweglichen Kontakt, einer omegaförmigen Feder, einem Bimetall und einem am Bimetall angeordneten Heizvviderstand besteht , wobei das eine Ende des Heizwiderstandes mit dein Bimetall elektrisch leitend verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß die den beweglichen Kontakt tragende elastische Platte (1) mit einem in ihrer Längsrichtung verlaufenden Ausschnitt (2) versehen, ist, daß die Platte am Ende des Ausschnitts (2) einen elastischen Vorsprung (3) aufweist, daß einer der Schenkel (44) der imegaförmigen Feder (38) sich dem Ende des erwähnten Vorsprungs,(3), vorzugsweise, zwischen begrenzende Zahne (11, IZ) anpaßt, während der andere Schenkel (45) in eine in der den Kontakt tragenden elastischen Platte (1) zweckentsprechend ausgebildeten öffnung (4). gelenkig und entsprechend vorgespannt eingepaßt ist, und.daß am Ende des Bimetalls: (20) Rillen (24, 25) vorgesehen sind,, die upter kleinem Spiel in eine öffnung (10) des elastischen Vorsprungs (3) eingepaßt sind..

- Hierzu 3 3latt Zeichnungen -

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