DE1099042B - Sowohl als Strombegrenzer als auch als Ausschalter verwendbarer Bimetallschalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen sowohl als Strombegrenzer als auch als Ausschalter verwendbaren Bimetallschalter, bei dem in einem mit Ein- und Ausgangsklemmen versehenen, aus Isoliermaterial bestehenden Gehäuse ein Bimetallelement vorgesehen ist, welches an die eine Klemme angeschlossen ist und an seinem freien Ende einen beweglichen Kontakt trägt, der mit einem an die andere Klemme angeschlossenen festen Kontakt zusammenarbeitet.

Es sind Strombegrenzer bekannt, die ein Bimetallelement umfassen, welches einen oder mehrere bewegliche Kontakte trägt, derart, daß diese den Stromkreis unterbrechen. Derartige Elemente bestehen aius einer gebogenen dünnen Platte oder Bimetallscheibe, welche in der Lage ist, sich bei Erhitzung durch den Joul'esehen Effekt rasch umzukehren, wobei eine bestimmte Stromstärke vorher einstellbar ist, die den oder die beweglichen Kontakte versetzt und den Stromkreis unterbricht. Derartige Trenner haben mehrere Wirkungsmittel, die dem Bimetallelement so angepaßt sind, daß sie den Stromkreis wieder schließen, sobald der Prozeß, der die Unterbrechung hervorgerufen hat, beendet ist.

Es ist ein Selbstschalter bekannt, bei dem nach erfolgter Stromunterbrechung durch die Wirkung des Bimetallstreifens die Wiedereinschaltung derart erfolgt, daß ein Druckknopf betätigt wird, der zunächst eine Hilfsunterbrechungsstelle öffnet und anschließend durch einen Ansatz die Stromkontakte schließt und miteinander verklinkt. In diesem Augenblick ist der Stromkreis aber noch nicht geschlossen. Dies geschieht erst, wenn der Druckknopf freigegeben und dadurch die Hilfsunterbrechungsstelle wieder geschlossen wird.

Das Gerät gemäß der Erfindung ist ebenso mit einem Bimetallelement ausgestattet, welches bei einer Überstromstärke automatisch den Stromkreis unterbricht, aber es hat bezüglich der Arbeitsweise gleichfalls Mittel eines Versetzungsverfahrens des beweglichen Kontaktes, welcher von dem Bimetallelement getragen wird. Damit ist das Gerät nicht nur ein Strombegrenzer, sondern es ist auch als Ausschalter verwendbar.

Das Gerät gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement von einer beweglichen, kippbar montierten Brücke gehalten wird, für deren Steuerung ein im Gehäuse geführter, vermittels einer Feder in Richtung auf die Brücke gedrückter Schieber vorgesehen ist, wobei Brücke und Schieber in der Stellung, in der der Stromkreis geschlossen ist, durch lösbare Verbindungsglieder miteinander im Eingriff stehen, die die zeitweilige Verriegelung der beiden Teile bei zusammengedrückter Feder sicherstellen und der bewegliche Kontakt vom Sowohl als Strombegrenzer

als auch als Ausschalter
verwendbarer Bimetallschalter

Anmelder:

Societe d'Etudes Electro Mecanique,
Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Bibrach, Patentanwalt,
Göttingen, Groner Str. 35

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 28. April 1956

Robert Mang, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

festen Kontakt gelöst werden kann, entweder automatisch unter der Wirkung des sich bei Überlastung verformenden Bimetallelementes ader von Hand durch Rückführung des Schiebers in Richtung auf die bewegliche Brücke, die die lösbare Verriegelung zwischen Brücke und Schieber aufhebt, und daß das Wiederschließen des Stromkreises nur möglich ist, indem der Schieber von Hand entgegen der Federwirkung in seine verriegelte Stellung zurückgedrüokt wird.

Die bewegliche Brücke besteht aus einer Platte, welche U-förmig in Richtung der dem Bimetallelement gegenüberliegenden Seite gebogen ist, wobei das Bimetallelement auf einer der Ecken dieser Platte befestigt ist, während die andere Ecke seitliche Zapfen trägt, durch die die Brücke kippbar im Gehäuse gelagert ist.

Der Steuerschieber ist auf seiner unteren Fläche mit einer Verdickung versehen, die von den Armen der U-förmigen beweglichen Brücke eingeschlossen ist. Jedes der äußeren Enden dieser Verdickung drückt auf den mit der beweglichen Brücke verbundenen Arm, um ihn, der Bewegungsrichtung des Steuerschiebers folgend, in die eine oder andere Richtung kippen zu lassen. Die weiteren Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Gerätes werden ersichtlich im Verlauf der folgenden Beschreibung, wobei diese Beschreibung sich auf die Zeichnung bezieht, ohne aber auf die konstruktiven Einzelheiten beschränkt zu sein. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der verschiedenen Teile des erfindungsgemäßen Gerätes,

109 509/449

3 4

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Bimetall- Richtung des Schenkels 8 der beweglichen Brücke 6

elementes mit der beweglichen Brücke und drückt. In Fig. 5 ist die Ruhestellung der Hauptteiie

Fig. 3 bis 5 Schnitte durch ein erfmdungsgemäßes des Gerätes dargestellt.

Gerät, dessen Hauptteile in unterschiedlichen Stel- Die Feder 19 bewegt den Steuerschieber 14 zurück,

lungen dargestellt sind. 5 der durch seine Verdickung 17 auf den Schenkel 8 der

Das dargestellte Gerät ist mit einem aus einem beweglichen Brücke 6 derart wirkt, daß diese um ihre Isoliermaterial bestehenden Gehäuse 1 ausgestattet, Zakpfen 9 herumkippt. Die Scheibe 5 wird bei dieser welches eine Eingangsklemme 2 und eine Ausgangs- Bewegung mitgenommen, so daß der bewegliche Konklemme 3 trägt sowie einen Deckel 4 aufweist, welcher takt 10 von dem festen Kontakt 11 getrennt wird. Um das Gehäuse 1 abdeckt. Das Gehäuse 1 umschließt ein io den Stromkreis zu schließen, genügt es, den Steuer-Bimetallelement 5, welches aus einem dünnen Blatt schieber 14 entgegen der Richtung des Federdruckes ader einer gebogenen Scheibe besteht und sich auf der Feder 19 zu bewegen, so daß die Feder 19 zu-Grund der Erwärmung durch den Jouleschen Effekt sammengepreßt wird. Im Laufe der Bewegung wirkt rasch umkehren kann, wobei die auszulösende Strom- der Steuerschieber mit seiner Verdickung 17 auf die stärke vorher einstellbar ist. Vorzugsweise ist dieses 15 beiden Arme des Schenkels 7 der beweglichen Brücke 6, Bimetallelement gemäß dem Patent 1 023 117 ausge- die dadurch in eine Stellung gekippt wird, in der die bildet. Dieses Elements besteht aus einer gebogenen Kontakte 10und 11 auf einandergepreßt werden. Sobald Bimetallscheibe in Form einer nicht aibwicklungs- der Steuerschieber 14 fest gegen dieFeder 19 zurückgefähigen Kalotte, welche einen ringförmigen Abschnitt schoben ist, bewegt sich seine Verdickung 17 über die aufweist, so daß es mit einer Außenkrone 5α und 20 zurückgebogenen äußeren Enden .der Arme des einem Mittelteil 5 b versehen ist, welche durch einen Schenkels 7 der beweglichen Brücke. In der VerSteg miteinander verbunden sind. dickung 17 sind Kerben 20 vorgesehen, um diese

Der Mittelteil 5 b dieser Scheibe ist auf einem Fuß äußeren Enden aufzunehmen. Da die Scheibe 5 sich 6 a der beweglichen Brücke 6 befestigt, welche aus in ihrer Normalstellung befindet und einen auseiner U-förmigen Platte, die in Richtung der gegen- 25 reichenden Druck der Kontakte sichert, wirkt die überliegenden Seite der Scheibe gebogen ist, besteht. Reaktion auf die äußeren Enden der Arme des Die bewegliche Brücke 6 weist seitliche Schenkel 7 Schenkels 7 der beweglichen Brücke, so daß diese und 8 auf, wobei der Schenkel 7 ausgebogen und aufrecht gehalten und in die Kerben 20 der Verunterteilt ist, so daß er "zwei Arme aufweist. Diese dickung 17 des Steuerschiebers 14 gepreßt werden. Arme 7 sind leicht entgegen der Richtung auf den 30 Dieser wird also in dieser Stellung entgegen der Arm 8 geneigt, und ihr freies äußeres Ende ist nach Wirkung der Feder 19 zurückgehalten (Fig. 3).
unten weggebogen. Der Winkel 6 α der Scheibe ist Diese Verbindung ist derart, daß es möglich ist, den mit dem ausgebogenen Teil des Schenkels 7 ver- Stromkreis durch eine gegenteilige Bewegung des bunden, so daß die Scheibe-benachbart zu der einen Steuerschiebers zu öffnen. Die Arme des Schenkels 7 Ecke der beweglichen Brücke befestigt ist. In der 35 gleiten leicht aus den Kerben 20, und die Verdickung Nähe der anderen Ecke ist die bewegliche Brücke mit 17 des Steuerschiebers 14 wird fest auf den Schenkel 8 zwei seitlichen Zapfen 9 versehen, durch die .sie kipp- der beweglichen Brücke gedrückt, so daß diese kippt bar in Kerben des Gehäuses 1 liegt. und die Kontakte öffnet (Fig. 5).

Die Scheibe 5 trägt einen beweglichen Kontakt 10 Die Lösung der Arme des Schenkels 7 aus den auf ihrer Außenkrone 5 α gegenüber dem Verbindungs- 40 Kerben 20 erfolgt automatisch, sobald 'die Scheibe 5 steg zwischen dieser Krone-und dem Mittelteil 5b. sich infolge der durch den Jouleschen Effekt auf Unterhalb des beweglichen Kontaktes 10 liegend, ist Grund einer Überstromstärke im Stromkreis hervorein fester Kontakt 11 vorgesehen, welcher in der Mitte gerufenen Erwärmung deformiert. Der Wert der zur einer biegsamen Brücke befestigt ist, die leitend mit Deformierung in einer gegebenen Zeit nötigen der Eingangsklemme 2 verbunden ist. Ein äußeres 45 Mindestüberstromstärke ist durch Regulierung der Ende dieser biegsamen Brücke weist eine Kröpfung Schraube 13 vorher bestimmbar. Bei einer Deforauf, während das andere Ende sich über eine mit mierung der Scheibe 5 bewegt sich ihre Krone 5 α Feingewinde versehene Schraube 13 auf das Gehäuse nach oben und führt somit eine rasche Trennung der abstützt, so daß eine genaue Einstellung des Kontakt- Kontakte herbei. Der Mittelteil 5 b bewegt sich in der druckes zwischen den Kontakten 10 und 11 mittels 50 entgegengestzten Richtung, und da der Anpreßdruck der Schraube 13 möglich ist. der Kontakte und somit die Reaktion auf den Steuer-

Weiterhin ist das Gerät mit einem Steuerschieber schieber fehSen, drückt die Feder 19 den Steuer-

14 versehen, der zum Betätigen der beweglichen schieber 14 zurück bis in die in Fig. 4 dargestellte

Brücke 6 dient. Dieser Steuerschieber ist verschiebbar Stellung. In dieser Stellung ist die Krümmung der

angeordnet in einem Rahmen 15, der auf dem Ge- 55 Scheibe 5 deutlich umgekehrt. Ein Schließen des

häuse 1 befestigt ist. Der Steuerschieber trägt auf Stromkreises mit Hilfe des Gerätes kann nur ausge-

seiner oberen Fläche einen Schaltknopf 16, der nach führt werden nach einer wiederholten Umkehrung

außen durch einen Schlitz im Deckel 4 zugängig ist. der Scheibe.

Die untere Fläche des Steuerschiebers ist mit einer Zwei Typen des Bimetaillelementes können in

Verdickung 17 versehen, die zwischen die Schenkel 7 60 diesem Gerät Anwendung finden, und zwar

und 8 der beweglichen Brücke 6 gedrückt ist, wenn 1- die sogenannten »Thermostat-Scheiben«, die ihre

die Teile des Gerätes sich im Stillstand befinden ursprüngliche Form auf Grund der Abkühlung

(Fig. 5). Für den Fall, daß der seitliche Schenkel 7 von allein wieder annehmen,

der beweglichen Brücke in zwei Arme unterteilt ist, 2. die sogenannten »nichtthermostatischen Schei-

ist die Verdickung 17 des Steuerschiebers selbst in 6g ben«, welche, um ihre ursprüngliche Form wieder

zwei Teile unterteilt, welche beiderseits eines Mittel- anzunehmen, durch einen auf sie auszuübenden

teiles 18 angeordnet sind. Dieser Mittelteil 18 weist angemessenen Druck umgekehrt werden müssen.

eine Bohrung in Längsrichtung des Steuerschiebers Wird das erfindungsgemäße Gerät mit einer

auf, in der eine Feder 19 angeordnet ist, welche gegen »Thermostat-Scheibe« ausgerüstet, so würde wenige

den Rahmen 15 drückt und den Steuerschieber 14 in 70 Augenblicke nach der Umkehrung der Scheibe diese,

ι uyy U4Z

sobald ihre Abkühlung ausreicht, ihre Normalstellung wieder einnehmen, wobei sich das Gerät aber noch in der Stellung »geöffnet« befindet (Fig. 5).

Hier sieht man einen der wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Gerätes, da bei der Scheibe, die ihre Normalstellung wieder von selbst einnimmt, nicht die Gefahr einer mangelhaften Wiederschließung des Stromkreises besteht, denn um den Stromkreis zu schließen, bedarf es in jedem Fall einer leichten Bewegung des Steuerschiebers 14 gegen den Druck der Feder 19. Dieser Vorgang wird also nur ausgeübt werden können, sobald der Prozeß, der die Trennung ausgelöst hat, beendet ist.

Ist hingegen das erfindungsgemäße Gerät mit einer »nichtthermostatischen Scheibe« ausgestattet, so wird z. B. nach einem Kurzschluß sich die Scheibe nicht selbst umkehren, sondern es muß eine mechanische Arbeit ausgeführt werden, damit die Umkehrung erfolgt. Diese Arbeit wird vorteilhaft durch die Feder 19 ausgeführt.

Die Fig. 4 stellt das erfindungsgemäße Gerät nach der Stromkreistrennung auf Grund einer Überstromstärke dar, und zwar in dem Zustand, in dem die Scheibe noch nicht wieder abgekühlt ist.

Die Feder 19 befindet sich in der Stellung, in der der Stromkreis unterbrochen ist, und übt über den Steuerschieber 14 und über den Schenkel 8 der beweglichen Brücke 6 einen Druck auf den Mittelteil 5 b der Scheibe aus, wobei der Teil der Krone 5 a der Scheibe, welcher den beweglichen Kontakt 10 trägt, auf die aus einem Isoliermaterial bestehende feste Trennwand 21 stößt. Sowie die Scheibe genügend abgekühlt ist, genügt der Druck der Feder 19, die Scheibe zur Umkehrung und zur Wiedereinnahme ihrer Ausgangsstellung zu bringen.

Ebenso kann ein Gerät der erfindungsgemäßen Art verwendet werden, indem die Umkehrung der Bimetallscheibe nicht durch die Feder 19 erfolgt, sondern durch einen geringen Druck auf den Steuerschieber 14, wobei sich der Druck über die Verdickung 17 gegen den Schenkel 8 der beweglichen Brücke 6 fortsetzt, so daß die Feder 19 schwächer ausgeführt sein kann, denn eine Umkehrung der Scheibe wird durch diese nicht verursacht.

Es kann vorkommen, daß infolge eines zufälligen ⁴^ Fehlers in der Installation das Gerät auf einen Kurzschluß hin wieder geschlossen ist. In diesem Fall wird sich die Scheibe in einer ungünstigen Stellung befinden. Damit die Scheibe in dem normalen Zustand arbeitet, ist es nötig, die Kontakte 10 und 11 so lange unter Druck gegeneinanderzupressen, bis sich eine Überstromstärke einstellt. Ebenso ist es erforderlich, daß dieser Anpreßdruck auf einen bestimmten Wert eingestellt wird. Diese Einstellung ist normalerweise zu erlangen durch Veränderung der Höhe des Kontaktes 11 mit Hilfe der mit Feingewinde versehenen Schraube 13. Es ist selbstverständlich, daß nach Schließen des Stromkreises in dem Gerät der Strom dann zu fließen beginnt, obwohl die Kontakte erst einen sehr geringen Druck aufeinander ausüben, im Gegensatz zu dem eingestellten Druck der Scheibe 5.

Um diesem Übelstand abzuhelfen, besitzt die Scheibe oder das dünne Bimetallblatt eine Form, die gestattet, einen konstanten Druck der Scheibe oder des Blattes aufrechtzuerhalten und zu sichern. Die Scheibe 5 ist mit einer Brücke 22 versehen, welche aus Metall bestehen kann. Diese Brücke ist in ihrer Mitte auf der Grundfläche des Mittelteiles 5 b der Scheibe 5 befestigt und dehnt sich rechtwinklig zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt der Scheibe 5 b und dem Kontakt 10 aus. Diese Brücke erhöht die Seiten der Krone 5 α der Scheibe, so daß diese oben stark deformiert werden, wie dann, wenn sie den normalen Regulierundgsdruck auf die Kontakte sichert.

Ist der Stromkreis in dem Gerät zur Zeit eines Kurzschlusses geschlossen, befindet sich deshalb die Scheibe bereits in der ihrer regulierungspositionsnahen Stellung in dem Augenblick, wo der Strom abzufallen beginnt.

Die Brücke 22 ist auf dem Mittelteil 5 b der Scheibe durch die gleichen Niete, Schrauben od. dgl. befestigt, die zur Befestigung des Winkels 6 a der beweglichen Brücke dienen. Mit Hilfe dieser Schraube, Niet od. dgl. ist eine biegsame Verbindung 24 befestigt, die die Scheibe 5 mit der Ausgangsklemme 3 elektrisch leitend verbindet. Infolge ihrer besonderen Formgebung kann diese biegsame Verbindung 24, welche vorzttgsweise aus einem Kupferblatt besteht, durch ihre Krümmung die bewegliche Brücke 6 in eine Stellung zwingen, in der die Kontakte 10 und 11 getrennt sind während des sehr kurzzeitigen Abschnittes, den der Steuerschieber 14 braucht, um von seiner einen Stellung in die andere zu gelangen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Sowohl als Strombegrenzer als auch als Ausschalter verwendbarer Bimetallschalter, bei dem in einem mit Ein- und Ausgangskl'emme versehenen, aus Isoliermaterial bestehenden Gehäuse ein Bimetallelement vorgesehen ist, welches an die eine Klemme angeschlossen ist und an seinem freien Ende einen beweglichen Kontakt trägt, der mit einem an die andere Klemme angeschlossenen festen Kontakt zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement von einer beweglichen kippbar montierten Brücke (6) gehalten wird, für deren Steuerung ein im Gehäuse (1) geführter, vermittels einer Feder (19) in Richtung auf die Brücke gedrückter Schieber (14) vorgesehen ist, wobei Brücke und Schieber in der Stellung, in der der Stromkreis geschlossen ist, durch lösbare Verbindungsglieder miteinander im Eingriff stehen, die die zeitweilige Verriegelung der beiden Teile bei zusammengedrückter Feder sicherstellen und der bewegliche Kontakt (10) vom festen Kontakt (11) gelöst werden kann, entweder automatisch unter der Wirkung des sich bei Überlastung verformenden Bimetallelementes oder von Hand durch Rückführung des Schiebers in Richtung auf die bewegliche Brücke, die die lösbare Verriegelung zwischen Brücke und Schieber aufhebt, und daß das Wiederschließen des Stromkreises nur möglich ist, indem der Schieber von Hand entgegen der Federwirkung in seine verriegelte Stellung zurückgedrückt wird.

2. BimetaHschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Brücke aus einer trog- bzw. U-förmig profilierten Platte (6) besteht, an deren einer äußeren Kante der Grundfläche das Bimetallelement (5) befestigt ist, während die andere Kante zwei seitliche Zapfen (9) aufweist, um welche die trog- bzw. U-förmig profilierte Brücke im Gehäuse (1) kippbar angeordnet ist, wobei die Oberfläche der trog- bzw. U-förmig profilierten Brücke an das Bimetallelement angrenzt, während die bewegliche Brücke seitliche Arme (7) aufweist, die den Steuerschieber (14)

schieben, der wiederum die bewegliche Brücke durch seitliche Vorsprünge (18), auf die Arme (7) wirkend, betätigt.

3. Bimetallschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement S die Form einer Kalotte hat, die mit ihrem Mittelpunkt auf der beweglichen Brücke (6) befestigt ist und auf ihrer Einfassung einen beweglichen Kontakt (10) trägt.

4. Bimetallschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (7) der beweglichen Brücke rastenförmig in Kerben (20) eingreifen und durch seitliche Vorsprünge (17) des Steuerschiebers geleitet werden, um eine zeitweilige auslösbare Verbindung zu sichern, die ihrerseits die zeitweilige wechselseitige Verriegelung des Steuerschiebers (14) entgegen dem Druck der Feder (19) sichert, zusammen mit der beweglichen Brücke (6), welche den beweglichen Kontakt (10) trägt, der mit dem festen Kontakt (11) zusammenarbeitet.

5. Bimetallschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement mit der Ausgangsklemme (3) durch einen biegsamen Leiter verbunden ist, der auf das Bimetallelement (5) eine schwache Federwirkung ausübt, so daß der bewegliche Kontakt (10) vom festen Kontakt (11) während der Zeit, in der der Steuerschieber von einer Stellung in die andere übergeht, getrennt bleibt.

6. Bimetallschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit einer isolierenden Trennwand (21) ausgestattet ist, welche über dem freien äußeren Ende des Bimetallelementes, welches den beweglichen Kontakt (10) trägt, angeordnet ist, wobei dieses freie äußere Ende beim Unterbrechen des Stromkreises gegen diese Trennwand stößt, so daß Bimetallelemente von" einem »nichtthermostatischen« Typ, d. h. welche ihre Ausgangsform unter der alleinigen Wirkung der Abkühlung nicht wieder einnehmen, verwendbar sind, wobei durch Druck des freien äußeren Endes des Bimetaillelementes gegen die Trennwand (21) die Feder (19) des Steuerschiebers (14) die bewegliche Brücke (6) zurückfedern läßt, während das deformierte Bimetallelement seine ursprüngliche Form wieder einnimmt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 670 790, 698 284.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 509/449 1.61