DE1168133B

DE1168133B - Control switch with snap-action mechanism

Info

Publication number: DE1168133B
Application number: DEL37197A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Knut Kempenich
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-10-06
Filing date: 1960-10-06
Publication date: 1964-04-16

Description

Regelschalter mit Schnappschaltmechanismus Die. Erfindung betrifft einen Regelschalter mit Schnappschaltmechanismus, der in Abhängigkeit von der Temperatur eines Fühlorgans einen Stromkreis mit einer Regelstrecke schließt und öffnet.Control switch with snap-action mechanism The. Invention relates a control switch with a snap-action mechanism that depends on the temperature of a sensing element closes and opens a circuit with a controlled system.

Bei Elektrowärmegeräten ist .für den Regelschalter meist ein Fühlorgan vorhanden, das sich in Abhängigkeit von der zu regelnden Temperatur ausdehnt oder auslenkt und dadurch den Regelschalter ein-und -ausschaltet. Ein solches Fühlorgan kann beispielsweise aus einem Bimetall bestehen, das an einem Ende fest eingespannt ist und dessen freies Ende entsprechend der Erwärmung oder Abkühlung eine Bewegung ausführt. Diese Bewegung kann man dazu ausnutzen, einen Schnappschalter zu betätigen.In electrical heating devices, a sensing element is usually used for the control switch present, which expands depending on the temperature to be controlled or deflects and thereby switches the control switch on and off. Such a feeling organ can for example consist of a bimetal that is firmly clamped at one end is and its free end moves according to heating or cooling executes. This movement can be used to operate a snap switch.

Weiter ist es bekannt, als Fühlorgan einen Metallstab, ein Rohr od. dgl. mit einem großen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu verwenden, bei dem die der Temperatur entsprechende Längsausdehnung zur Steuerung des Schalters ausgenutzt wird.It is also known to use a metal rod, a pipe or od as a sensing element. Like. To use with a large coefficient of thermal expansion, in which the Temperature corresponding longitudinal expansion used to control the switch will.

Als Regelschalter wird heute meist ein Schnappschalter verwendet. Der Schnappschaltmechanismus besteht vielfach aus einer votgespannten Blattfeder, die derart mit einem Anschlag zusammenwirkt, daß sie eine monostabile Lage besitzt. Wirkt auf die Blattfeder in ihrem Angriffspunkt eine Kraft bestimmter Größe ein, so springt die Blattfeder in eine zweite Stellung um, die sie jedoch nur so lange einnimmt, wie die einwirkende Kraft nicht unter einen bestimmten Wert sinkt. Wird dieser Wert unterschritten, so springt die Blattfeder in ihre Ausgangslage zurück. Der Angriffspunkt der Kraft legt dabei jeweils einen bestimmten Weg zurück. Zwischen Einschalt- und Ausschaltpunkt des Schalters besteht also eine Differenz an Kraft und Weg. Die erforderlichen Kräfte und Wege zur Betätigung. des Schalters ergeben sich durch den geforderten Mindestkontaktdruck im geschlossenen Zustand und dem Mindestkontaktabstand im geöffneten Zustand des Schalters. Daher kann die Differenz an Kraft und Weg zwischen Einschalt- und Ausschaltpunkt nicht beliebig verkleinert werden. Die erforderliche Differenz bedingt also ein gewisses Regelspiel des Schalters. Bei der Temperaturregelung wirkt sich das derart aus, daß die geregelte Temperatur stets um einen Mittelwert herum schwankt.A snap switch is mostly used as a control switch today. The snap-action mechanism often consists of a pre-tensioned leaf spring, which cooperates with a stop in such a way that it has a monostable position. If a force of a certain magnitude acts on the leaf spring at its point of application, so the leaf spring jumps to a second position, which it only lasts for so long assumes, as the acting force does not decrease below a certain value. Will If the value falls below this value, the leaf spring jumps back into its starting position. The point of application of the force travels a certain distance. Between The switch-on and switch-off points therefore have a difference in force and away. The required forces and ways to operate. of the switch through the required minimum contact pressure in the closed state and the Minimum contact distance when the switch is open. Hence the difference the force and travel between the switch-on and switch-off point are not reduced at will will. The required difference therefore requires a certain control play of the switch. In the case of temperature regulation, this has the effect that the regulated temperature always fluctuates around a mean value.

Um dieses Regelspiel möglichst klein zu halten, hat man bereits das Fühlorgan des Regelschalters durch einen Widerstand, der der Regelstrecke parallel geschaltet ist, zusätzlich beheizt, so daß sich für das Fühlorgan ein größerer Temperaturunterschied ergibt, als an dem Standort des Reglers in Wirklichkeit vorhanden ist. Hiermit läßt sich das Regelspiel zwar herabsetzen, aber je nach den Bedingungen, unter denen der Regler verwendet werden soll, entspricht die Temperatur am Fühler nicht immer der wahren Raumtemperatur.In order to keep this rule game as small as possible, you already have that Sensing element of the control switch through a resistor that is parallel to the controlled system is switched, additionally heated, so that there is a greater temperature difference for the sensing element than is actually present at the location of the controller. Herewith lets the rule game may decrease, but depending on the conditions under which the controller is to be used, the temperature at the sensor does not always correspond the true room temperature.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Vorteile der bekannten Lösungen deren Nachteile zu vermeiden. Bei einem Regelschalter der eingangs beschriebenen Art wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schalterkontakt gleichzeitig mit dem Schließen und Öffnen der Regelstrecke die Heizung eines Kompensationsorgans ein- bzw. ausschaltet, das durch Auslenkung infolge Erwärmung auf das schwenkbar gelagerte Schalterchassis einwirkt und das Regelspiel des Schalters herabsetzt.The invention is based on the object, while maintaining the advantages the known solutions to avoid their disadvantages. With a control switch of the This is achieved according to the invention in that the switch contact At the same time as closing and opening the controlled system, the heating of a compensation element switches on or off, the pivotable due to deflection due to heating acts on the switch chassis and reduces the control cycle of the switch.

Es ist zwar ein Schalter bekannt, bei dem ein kontakttragendes Schnappglied durch einen Bimetallstreifen verschwenkt wird und mit Gegenkontakten zusammenwirkt, die ebenfalls von einem Bimetall getragen werden, so daß die Lage der Gegenkontakte von der Erwärmung des Bimetallstreifens abhängt, jedoch dient der die Gegenkontakte tragende Bimetallstreifen nur zur Kompensation der Raumtemperatur und kann nicht wie bei der Erfindung das Regelspiel des Schalters verkleinern.Although a switch is known in which a contact-bearing snap member is pivoted by a bimetal strip and interacts with mating contacts, which are also carried by a bimetal, so that the position of the mating contacts depends on the heating of the bimetallic strip, but serves the mating contacts load-bearing bimetal strips only to compensate for the room temperature and cannot As in the invention, reduce the control play of the switch.

Beim erfindungsgemäßen Schalter wird zweckmäßigerweise als Kompensationsorgan ein durch eine Heizwicklung indirekt beheizter Bimetallstreifen verwendet, dessen Ausbiegung bei Erwärmung auf das Chassis des Regelschalters übertragen wird. Dadurch wird ein Teil des Weges und der Kraft, die sonst das Fühlorgan aufbringen muß, von dem Kompensationsorgan übernommen. Statt eines Bimetallstreifens kann man als Kompensationsorgan auch einen Kunststoffstab mit großem Wärmeausdehnungskoeffizienten verwenden. Dabei hat man den Vorteil, daß sich die Heizwicklung auf einen Stab einfacher aufbringen läßt als auf einen Bimetallstreifen. In den Heizkreis des Kompensationsorganes ist ein verstellbarer Widerstand eingeschaltet, durch den die Größe des Regelspiels kontinuierlich einstellbar ist.When the switch according to the invention is expediently used as a compensation device a bimetallic strip indirectly heated by a heating coil is used, its Deflection when heated is transferred to the chassis of the control switch. Through this becomes part of the way and of the force that the feeling organ would otherwise have to muster taken over by the compensation body. Instead of a bimetallic strip you can use it as a compensation organ also use a plastic rod with a high coefficient of thermal expansion. Included one has the advantage that the heating coil can be applied more easily to a rod leaves than on a bimetal strip. In the heating circuit of the compensation device is an adjustable one Resistance turned on, through which the size the control play is continuously adjustable.

An Hand der Zeichnung, die als Ausführungsbeispiel einen Raumthermostaten darstellt, ist die Erfindung näher erläutert.Using the drawing, which shows a room thermostat as an exemplary embodiment represents, the invention is explained in more detail.

Das mit 1 bezeichnete Schalterchassis ist im Punkt 2 schwenkbar gelagert. Auf dem Schalterchassis ist der Schnappschaltmechanismus-3 angeordnet, dessen Kontakt 4 mit dem Gegenkontakt 5 zusammenwirkt. Als Schnappschaltmechanismus ist in bekannter Weise eine teilweise verspannte Blattfeder verwendet. Als Fühlorgan für den Regelkreis ist ein Bimetallstreifen 6 vorgesehen, der an dem einen Ende 7 fest eingespannt ist und an dem anderen Ende 8 über einen Stößel 9 auf den Schnappschaltmechanismus einwirkt. Das Kompensationsorgan wird durch den Bimetallstreifen 10 gebildet, der mit seinem Ende 11 fest eingespannt ist und an seinem Ende 12 einen Stößel 13 trägt, der auf das schwenkbar gelagerte Schalterchassis 1 einwirkt. Der Strom für den Regelkreis nimmt folgenden Verlauf: Von der Phase Ph über den Schalter 14 zum Schnappschaltmechanismus, von dort über die Kontakte 4, 5 zum Heizgerät 15 und weiter zum Nulleiter 0. Eine auf dem Kompensationsorgan 10 angebrachte Heizwicklung 16 ist mit ihrem einen Ende ebenfalls an den Kontakt 5 angeschlossen, während das andere Ende über einen einstellbaren Widerstand 17 zum Nulleiter geführt ist.The switch chassis marked 1 is pivoted at point 2. The snap-action switch mechanism 3, the contact 4 of which interacts with the mating contact 5, is arranged on the switch chassis. A partially tensioned leaf spring is used as a snap-action mechanism in a known manner. A bimetallic strip 6 is provided as a sensing element for the control circuit, which is firmly clamped at one end 7 and acts on the snap-action mechanism at the other end 8 via a plunger 9. The compensation element is formed by the bimetallic strip 10, which is firmly clamped at its end 11 and at its end 12 carries a plunger 13 which acts on the pivotably mounted switch chassis 1. The current for the control circuit takes the following course: From phase Ph via switch 14 to the snap-action mechanism, from there via contacts 4, 5 to heater 15 and on to neutral conductor 0. One end of a heating coil 16 attached to compensation element 10 is also connected to the contact 5, while the other end is led via an adjustable resistor 17 to the neutral conductor.

Wird der Raumthermostat mit einem Heizgerät 15 in einem zu beheizenden Raum angeschlossen, so fließt nach Schließen des Schalters 14 über das Heizgerät 15 ein Strom, da die Regelschalterkontakte 4, 5 geschlossen sind. Gleichzeitig ist damit aber auch der Heizkreis des Kompensationsorgans geschlossen und das Ende 12 des Bimetallstreifens 10 biegt sich in Richtung des Pfeiles 18 um einen bestimmten Betrag aus und schwenkt dementsprechend das Schalterchassis 1 um den Punkt 2. Die Aufheizung des Raumes durch das Heizgerät 15 bewirkt gleichzeitig eine Auslenkling des Bimetallstreifens 6 in Richtung des Pfeiles 19. Die Auslenkung des Bimetällstreifens 6, die zur Ausschaltung des Regelschalters erforderlich ist, ist nun aber nicht so groß, wie es im Fall eines Fehlens des Kompensationsorgans wäre. Ist eine bestimmte Raumtemperatur erreicht, so wird der Kippunkt des Schnappschaltmechanismus überwunden und die Kontakte 4, 5 werden schlagartig voneinander getrennt. Mit dem Ausschalten des Heizgerätes 15 wird gleichzeitig die Wicklung 16 des Kompensationsorgans vom Netz getrennt, und der Bimetallstreifen 10 geht infolge Abkühlung in seine Ausgangslage zurück. Damit schwenkt das Schalterchassis ebenfalls in die Ausgangslage zurück. Diese Schwenkbewegung ist jedoch nicht so groß, daß sich dadurch der Regelsehalter wieder einschaltet, vielmehr muß nun erst die Raumtemperatur um einen bestimmten Betrag sinken, damit sich das Bimetall 6 wieder zurückbiegt und der Stößel 9 sich entgegen der Richtung des Pfeiles 19 bewegt. Bei einer bestimmten Raumtemperatur wird der Kippunkt des Schnappschaltmechanismus überschritten und dieser schaltet das Heizgerät 15 wieder ein. Der Regelschalter ist so ausgeführt, daß sich die Beheizung - des Kompensationsorgans auf das Fühlorgan nicht überträgt.If the room thermostat is connected to a heater 15 in a room to be heated, a current flows through the heater 15 after the switch 14 is closed, since the control switch contacts 4, 5 are closed. At the same time, however, the heating circuit of the compensation element is closed and the end 12 of the bimetallic strip 10 bends in the direction of arrow 18 by a certain amount and accordingly pivots the switch chassis 1 around point 2. The heating of the room by the heater 15 causes at the same time a deflection of the bimetallic strip 6 in the direction of arrow 19. The deflection of the bimetallic strip 6, which is required to switch off the control switch, is now not as great as it would be in the absence of the compensation element. Once a certain room temperature has been reached, the tipping point of the snap-action mechanism is overcome and the contacts 4, 5 are suddenly separated from one another. When the heater 15 is switched off, the winding 16 of the compensation element is disconnected from the network at the same time, and the bimetallic strip 10 returns to its initial position as a result of cooling. This also swivels the switch chassis back into its starting position. However, this pivoting movement is not so great that the control holder switches on again, rather the room temperature must first drop by a certain amount so that the bimetal 6 bends back again and the plunger 9 moves in the opposite direction to the arrow 19. At a certain room temperature, the tipping point of the snap-action mechanism is exceeded and this switches the heater 15 on again. The control switch is designed in such a way that the heating of the compensation element is not transferred to the sensor element.

Durch diese Anordnung ist es möglich, die Differenz zwischen der Einschalt- und Auschalttemperätur des Regelschalters und somit die Differenz des Weges zwischen Einschalt- und Ausschaltpunkt beliebig klein zu machen. Für die Raurnbeheizung ergibt sich der Vorteil, daß die Raumtemperatur nicht mehr zwischen zwei Grenztemperaturen schwankt, sondern nahezu konstant ist.This arrangement makes it possible to determine the difference between the switch-on and switch-off temperature of the control switch and thus the difference in the distance between To make the switch-on and switch-off point as small as desired. For the room heating results the advantage that the room temperature is no longer between two limit temperatures fluctuates, but is almost constant.

Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf das beschriebene Ausführungsbeispiel eines Raumthermostaten beschränkt, sondern kann auch bei anderen Elektrowärmegeräten in gleicher Weise angewandt werden.However, the invention is not only limited to the exemplary embodiment described a room thermostat, but can also be used with other electrical heating devices can be applied in the same way.

Claims

Claims: 1. Control switch with snap-action mechanism that Depending on the temperature of a sensing element, a circuit with a controlled system closes and opens, that is, the switch contact The heating of a compensation element is simultaneously activated with the closing and opening of the controlled system one or. turns off the swivel due to deflection due to heating acts on the switch chassis and reduces the control cycle of the switch.

2. Control switch according to claim 1, characterized by the use of a bimetal strip as a compensation device that is indirectly heated by a heating coil.

3. Control switch according to claim 1 and 2, characterized in that the compensation element consists of one There is a plastic rod with a large coefficient of thermal expansion.

4. Control switch according to claims 1 to 3, characterized in that in the heating circuit of the compensation element an adjustable resistor is switched on. Considered publications: German Patent Nos. 860 562, 920 501, 1000 093, 1074 777; German utility model No. 1779 595; Swiss Patent No. 214 934.