DE1077333B - Bimetall-Thermorelais mit Momentschaltung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Thermorelais, das mit Bimetallteilen arbeitet. Bekanntlich verbiegen sich die Bimetallteile mit Änderung der Temperatur nur allmählich, so daß Kontakte, die mittels solcher Bimetallteile geschaltet werden, nur allmählich einander näher gebracht und voneinander entfernt werden. Die dabei entstehenden Öffnungsfunken geben zu Störungen des zu schaltenden Stromkreises Anlaß, insbesondere verzögern sie die Schaltzeiten in einer unkontrollierbaren Weise, ganz abgesehen davon, daß die Kontakte durch die Öffnungsfunken verhältnismäßig schnell korrodieren.

Diesen Nachteil hat man zu beheben versucht durch Thermorelais, bei denen die temperatur empfindlichen elastischen Steuerorgane von einem Magneten so lange festgehalten werden, bis die Biegungskräfte der sich erwärmenden oder abkühlenden Bimetallfeder größer werden als die Kraft des Magneten. Das Steuerorgan löst sich dann ruckartig vom Magneten, wodurch der Kontakt ebenso plötzlich geöffnet oder geschlossen wird. Diese Thermorelais haben den Nachteil, daß sie eine verhältnismäßig lange Schaltzeit brauchen, weil ein anhaltender Überstrom wirken muß, um die Haftung der Bimetallfeder am Dauermagneten aufzuheben und den Schaltersprung zu verursachen. Die Zeiten für die Abschaltung bzw. Rückschaltung des Steuerorgans lassen sich ferner nur in sehr engen Grenzungen verändern, wobei aiußerdem noch mit Schaltzeitveränderungen durch das Nachlassen der magnetischen Kräfte gerechnet werden muß, wenn mit Dauermagneten gearbeitet wird. Hinzu kommt, daß die Herstellung derartiger Thermorelais verhältnismäßig teuer ist.

Es sind auch Thermorelais bekanntgeworden, bei denen ein kontinuierlicher Schaltvoorgang in seinem stetigen Verlauf beschleunigt wird, und sprunghaft schaltende elektromagnetische Relais, deren Schaltzeit durch, besondere Anordnung beschleunigt wird.

Zur Erzielung einer sprunghaften Umschaltung sind auch Thermorelais bekannt, bei denen eine vorgespannte Bimetallschnappfeder infolge Erwärmung durch Überstrom sich ausdehnt und dabei über ein labiles Gleichgewicht in eine entgegengesetzte Lage schnappt, wodurch ein Kontakt sprunghaft geöffnet oder geschlossen wird. Der Nachteil dieser Thermorelais liegt darin, daß durch den häufigen Temperaturwechsel der Bimetallfeder die Vorspannung bzw. Schnappwirkung der Bimetallfeder und damit die erforderliche Genauigkeit beim Schalten allmählich nachläßt.

Schließlich ist auch noch ein Thermorelais mit Kippvorrichtung bekanntgeworden, bei dem der Kipphebel jedoch an der Grundplatte fest abgestützt sein muß und bei dem die feste Stütze Bimetall -Thermorelais
mit Momentschaltung

Anmelder:

Hans Widmaier,
Großhesselohe bei München, Sollner Str. 21

Hans Widmaier, Großhesselohe bei München,
ist als Erfinder genannt worden

gleichzeitig als Schwenkachse der Kippvorrichtung dient.

Demgegenüber ist gemäß der Erfindung die Kippvorrichtung frei tragend mit der Bimetallfeder verbunden. Dadurch wird es möglich, ein Bimetall-Thermorelais mit Motnentschaltung auch in modernen Relaisschränken zu verwenden, in denen keine Möglichkeit für die Anordnung einer die Kippvorrichtung tragenden festen Stütze vorhanden ist. Die jetzt gebräuchlichen Relais sind nämlich nicht nur räumlich sehr eng gebaut, sondern auch genormt. Innerhalb der dadurch gegebenen Abmessungen ist eine der bekannten. Kippvorrichtungen nicht unterbringbar. Durch die frei tragende Kippvorrichtung werden dagegen die modernen Relaisschränke für die Anwendung von Bimetall-Momentschaltern erschlossen.

Als, Kippvorrichtung kann .eine zur Bimetallfeder etwa parallel verlaufende Arbeitsfeder dienen, die federnd gegen einen etwa rechtwinkelig zu ihr verschiebbaren, mit ihr ^lund mit der Bimetallfeder gelenkig verbundenen Bügel drückt. Dieser Bügel kann aus starrem Material, Metall oder auch Isoliermaterial bestehen, er kann jedoch auch als etwa in der Achsrichtung der Arbeitsfeder ausweichende Feder ausgebildet sein. In diesem Fall erübrigt sich die Verwendung eines besonderen starren Bügels, während im vorgenanten Fall zusätzlich zu einem starren Bügel zwischen diesem und der Arbeitsfeder eine etwa in der Achsrichtung der Arbeitsfeder ausweichende Druckfeder Verwendung finden muß.

Die Arbeitsfeder kann in den. Bügel bzw. in die Druckfeder direkt eingreifen, jedoch kann man auch zwischen dem Bügel und der Arbeitsfeder, eine besonderes Gelenkstück vorsehen, durch dessen Verwendung das Umschnappen der Kippvorrichtung von der Art des Materials und von der Dimensionierung der

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Arbeitsfeder unabhängig gemacht wird. Um die Ver- Fig. 7 mit einer U-förmig an ihren Enden abge-

bindung des Gelenkstückes an seiner einen Seite oder bogenen Feder als Gelenkstück,

an seinen beiden Seiten möglichst reibungsfrei zu ge- Mittels der Befestigungen, z. B. der Schrauben 1,

stalten, kann eine schneidenförmige Lagerung vorge- werden in bekannter Weise zwischen Isolierstücken 2

sehen sein, z. B. mittels einer Spreize bzw. einer 5 die verschiedenen Teile des Thermorelais miteinander

rinnenförmigen Vertiefung mit darin eingreifender zusammengehalten. Die Bimetallfeder 3 ist in be-

Schneide des Gegenstückes. Wenn das Gelenkstück kannter Weise von der Heizwicklung 4 umgeben,

nächenförmig ist, so kann man z. B. sein eines Ende deren ohmscher Widerstand und Stromaufnahme je

teilweise nach der einen und teilweise nach der ande- nach Bedarf ausgeführt sein kann. Dieser beheizten

ren Seite ausspreizen und darin die Schneide der Ar- io Bimetallfeder 3 liegt die unbehedzte Bimetallfeder 5

beitsfeder lagern. Die andere als Schneide ausge- gegenüber. Beide Bimetallfedern sind an ihren freien

bildete Seite des Gelenkstückes kann in die Enden mit Öffnungen 6 versehen, durch die der aus

rinnenförmig eingedrückte, als Blattfeder ausgebildete Isoliermaterial bestehende Bügel 7 mit je einer an

Druckfeder bzw. in den entsprechend ausgebildeten seinen Enden befindlichen Nase 8 hindurchgesteckt ist.

Bügel eingreifen. Dabei kann man eine die Schneide 15 Die beiden Bimetallfedern 3 und 5 haben gegenein-

überragende Nase stehen lassen, die in einem Schlitz ander eine kleine Vorspannung, so daß der Bügel 7

der Druckfeder bzw. des federnden Bügels liegt, um mit ihnen fest, jedoch gelenkig verbunden ist. Durch

die Verschiebung des Gelenkstückes in Richtung diese Anordnung ist die Temperaturunabhängigkeit

seiner Ebene zu verhüten. des Thermorelais gegenüber der Außentemperatur

Bei Verwendung eines starren Bügels ohne Druck- 20 gewährleistet.

feder kann es von Vorteil sein, das Gelenkstück selbst Etwa in der Mitte zwischen den beiden Bimetallfedernd auszubilden, z. B. als gebogene Druckfeder. federn 3 und 5 befindet sich die Arbeitsfeder 9, deren

Die Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil für freies Ende als Schneide 10 innerhalb der Spreize 11 solche Thermorelais dann verwenden, wenn man zwei liegt, zu der das eine Ende des Gelenkstückes 12 aus-Bimetallfedern mit entgegengesetzter Ausbiegungs- 25 gestaltet ist. Das andere Ende des Gelenkstückes 12 richtung zusammenarbeiten läßt, um das Relais un- greift als Schneide 13 in eine Rinne 14 der Blattfeder empfindlich gegen äußere Temperatarschwankungen 15. Eine durch eine Öffnung der Blattfeder hindurchzu machen. Für diesen Fall wird die unbeheizte greifende Nase 16 sichert das Gelenkstück gegen seitzweite Bimetallfeder, die dem Ausgleich der Außen- liehe Verschiebung. Das aus Arbeitsfeder 9, Gelenktemperatur dient, mit der ersten beheizten Bimetall- 30 stück 12 und Blattfeder 15 bestehende System steht feder durch einen Bügel derart verbunden, daß dieser unter einer leichten Spannung, so daß die Arbeits-Bügel gleichzeitig als Abstützung der Arbeitsfeder feder 9 in ihrer Ruhelage nach einer Seite herausdient. Die beiden Bimetallfedern sollten dann elek- gewölbt ist.

trisch voneinander getrennt sein, z. B. dadurch, daß Die Arbeitsfeder ist mit einem Doppelkontakt 17 der Bügel selbst aus Isoliermaterial besteht, oder, 35 versehen, dem die beiden Gegenkontakte 18 und 19 falls es sich um einen metallischen Bügel handelt, da- gegenüberstehen. Die federnde Vorspannung der Ardurch, daß der Bügel wenigstens in einer der beiden beitsfeder 9 ist so eingerichtet, daß ihr Kontakt 17 in Bimetallfedern unter Zwischenschaltung eines Isolier- der Ruhelage an dem Kontakt 19 anliegt.
Stückes vorzugsweise gelenkig gelagert ist. Die An- Wird nun die Bimetallfeder 3 durch die Heizwickordnung kann dann so gewählt werden, daß der Bügel 4° lung 4 erwärmt, so biegt sie sich in Richtung auf die in in der Nähe der freien Enden der beiden Bimetall- Arbeitsfeder 9 durch und schiebt den Bügel 7 in der federn befindliche Öffnungen gelenkig eingreift, vor- gleichen Richtung weiter. Dabei wird die Rinne 14 zugsweise ohne Verwendung besonderer Befestigungs- der Blattfeder 15 immer mehr in die Richtung der mittel. Achse der Arbeitsfeder 9 geschoben und überschreitet

Mit der Arbeitsfeder werden die Kontakte geschal- 45 diese bei einer ganz bestimmten Ausbiegung der Bitet. Dies kann dadurch geschehen, daß die Arbeits- metallfeder 3. Im gleichen Augenblick geht das soeben feder über Verbindungsteile die Schaltung der erreichte labile Gleichgewicht des Systems Arbeits-Kontakte bewerkstelligt, wobei die Arbeitsfeder feder 9, Gelenkstück 12 dadurch in ein stabiles Gleichgleichzeitig als Stromzuführung dienen kann. In einer gewicht über, daß die bisherige Biegung der Arbeitsbesonderen Ausgestaltung der Erfindung kann die als 5° feder 9 in eine entgegengesetzte Biegung umschnappt, Stromzuführung dienende Arbeitsfeder gleichzeitig wobei gleichzeitig der Kontakt 17 von dem Kontakt als Kontaktfeder zur direkten Betätigung eines Kon- 19 gelöst wird und mit dem Kontakt 18 in Berührung taktes oder Kontaktsatzes herangezogen werden. kommt. Erkaltet die Bimetallfeder 3, so geht die Ar-

In den Figuren sind einige Ausführungsbeispiele beitsfeder über den labilen Zustand wieder in ihre

der Erfindung schematisch dargestellt und beschrie- 55 frühere Gleichgewichtslage zurück,

ben, ohne daß die Erfindung jedoch auf diese Aus- Bei den in Fig. 4 bis 7 dargestellten Anordnungen

führungsbeispiele beschränkt sein soll. ist der Vorgang grundsätzlich der gleiche.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des Thermorelais, Bei Fig. 4 wird an Stelle der Kombination des

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A der starren Bügels 7 mit der Blattfeder 15 nur eine Blatt-

Fig. 1, 60 feder 20 verwendet, die damit gleichzeitig die Funk-

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles B der tion des Bügels 7 übernimmt. Da man gewöhnlich

Fig. 1, metallische Blattfedern benutzen wird, ist bei Fig. 4

Fig. 4 eine Sicht in der gleichen Richtung wie ein Isolierstück 21 vorgesehen, das in der Bimetall-

Fig. 1, jedoch mit einer Feder als Bügel, in betätigter feder 3 gelagert ist und das seinerseits der Blattfeder

Schaltstellung, 65 20 als isolierendes Lager zur elektrischen Trennung

Fig. 5 in der gleichen Sichtrichtung die Verwen- der beiden Bimetallfedern 3 und 5 voneinander dient, dung eines starren Bügels mit einer U-förmigen Feder ' Bei den Anordnungen der bisherigen Fig. 5 bis 7

als Gelenkstück, ist wieder, wie in Fig. 1 bis 3, ein starrer Bügel 7

Fig. 6 mit einer geschlossenen Feder als Gelenk- vorgesehen, jedoch ohne die Blattfeder 15. Hier dient

stück und· · " " 70 vielmehr eine Zwischenfeder gleichzeitig als Gelenk-

stück und als federnde Verbindung zwischen der Arbeitsfeder 9 und dem Bügel 7.

Bei Fig. 5 ist diese Zwischenfeder 22 U-förmig gestaltet, bei Fig. 6 dient als Zwischenfeder eine geschlossene Feder 23 und bei Fig. 7 wiederum eine U-förmige Feder 24, deren freie Enden 25 jedoch abgebogen sind, um einerseits in der Arbeitsfeder 9 und andererseits in dem Zwischenstück 26 einen festen Halt zu finden.

Die durch das beschriebene Thermorelais ermöglichte Momentschaltung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten drei Kontakte beschränkt, sondern es kann auch eine größere Anzahl von Kontaktfedern mittels angebrachter Isolierpimpel in bekannter Weise miteinander zur Durchführung von Schaltvorgängen gekoppelt sein.

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Bimetall-Thermorelais mit Momentschaltung mittels einer um ein labiles Gleichgewicht schnappenden Kippvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippvorrichtung (9, 12, 22, 23, 24) frei tragend mit der Bimetallfeder (3) verbünden ist.

2. Thermorelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kippvorrichtung eine zur Bimetallfeder (3) etwa parallel verlaufende Arbeitsfeder (9) dient, die federnd gegen einen etwa rechtwinkelig zu ihr verschiebbaren mit ihr und mit der Bimetallfeder gelenkig verbundenen Bügel (7) drückt.

3. Thermorelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel als eine etwa in der Achsrichtung der Arbeitsfeder (20) ausweichende Feder ausgebildet ist.

4. Thermorelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bügel (7) und der Arbeitsfeder (9) eine etwa in der Achsrichtung der Arbeitsfeder ausweichende Druckfeder (15,22, 23, 24) liegt.

5. Thermorelais nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bügel (7) und der Arbeitsfeder (9) ein Gelenkstück (12) angeordnet ist.

6. Thermorelais nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch schneidenförmige Lagerung (10, 13) des Gelenkstückes (12J, z. B. mittels einer Spreize (11).

7. Thermorelais nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkstück (12) federnd ausgebildet ist, vorzugsweise als gebogene Druckfeder (22, 23, 24).

8. Thermorelais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Anordnung einer zu der ersten etwa parallel verlaufenden, mit ihr mechanisch verbundenen unbeheizten zweiten Bimetallfeder (5) mit zur ersten entgegengesetzter Ausbiegungsrichtung.

9. Thermorelais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bimetallfedern (3, 5) durch einen Bügel (7, 20) miteinander verbunden sind.

10. Thermorelais nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bimetallfedern (3, 5) elektrisch voneinander getrennt sind.

11. Thermorelais nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (7) aus Isoliermaterial besteht.

12. Thermorelais nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (20) wenigstens in einer Bimetallfeder (3) unter Zwischenschaltung eines Isolierstückes (21) vorzugsweise gelenkig gelagert ist.

13. Thermorelais nach Anspruch 9, 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (7) in in der Nähe der freien Enden der beiden Bimetallfedern (3, 5) befindliche öffnungen (6) gelenkig eingreift, vorzugsweise ohne Verwendung besonderer Befestigungsmittel.

14. Thermorelais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfeder (9) gleichzeitig der Stromführung dient.

15. Thermorelais nach einem, der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfeder (9) gleichzeitig als Kontaktfeder zur Betätigung eines Kontaktes oder Kontaktsatzes (17, 18, 19) dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 661 395, 896 226;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 719 868.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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