DE1169561B

DE1169561B - Bimetal switch

Info

Publication number: DE1169561B
Application number: DEL35144A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinrich Constabel; Herbert Reinkens; Hermann Vollbrecht
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-01-18
Filing date: 1960-01-18
Publication date: 1964-05-06

Description

Bimetallschalter Bei elektrischen Raumheizgeräten erfolgt die Energiezufuhr impulsmäßig, d. h., die die Wärmequelle bildenden Verbraucher werden durch einen Energieregler nach einem bestimmten Taktrhythmus an die Netzspannung angeschlossen und wieder abgeschaltet. Die Zu- und Abschaltung der Verbraucher erfolgt im allgemeinen durch ein Bimetall, das von einem Teil des Verbraucherstromes beheizt wird und das auf den Schaltmechanismus einwirkt. Der Taktrhythmus des Schalters kann durch die Lage des Arbeitsbimetalls zum Schaltmechanismus verändert werden, so daß eine stufenlose Temperatureinstellung möglich ist. Die Energieregler müssen auch eine Einrichtung besitzen, die in Abhängigkeit von der Raumtemperatur die Wärmequelle abschaltet, d. h., es muß eine übertemperaturauslösung vorgesehen sein, die bei überschreiten einer bestimmten Grenze der Raumtemperatur auf den Schaltmechanismus des Reglers einwirkt. Nach einem früheren Vorschlag wird für diesen Zweck ein Bimetall verwendet, das von einer Spannungsquelle beheizt wird, die über ein Kontakttherrnometer auf die Heizwicklung des Bimetalls geschaltet werden kann. Bei Erreichen einer bestimmten Raumtemperatur schließt das Kontakttherinometer den Stromkreis für die Heizwicklung des Bimetalls, das durch seine Auslenkung dann den Schaltmechanismus betätigt und die Wärmequelle abschaltet. Bei der Ver wendung einer solchen Einrichtung besteht insofern eine gewisse Schwierigkeit, als nach der Abschaltung der Wärmequelle die Beheizung des Bimetalls noch nicht abgeschaltet wird, denn die Raumtemperatur sinkt nicht sofort unter die Schaltgrenze des Kontaktthermometers. Es vergeht erst eine gewisse Zeit, in der sich das Bimetall infolge der fortdauernden Beheizung weiterkrümmt, d. h., es legt mit seinem freien Ende einen Weg zurück, der für die Schaltung verloren ist. Der Totweg muß bei der Abschaltung der Bimetallheizung nochmals bewältigt werden, ehe das Bimetall in der Lage ist, den Schaltmechanismus zur Wiedereinschaltung der Raumheizwärmequelle zu betätigen. Es treten daher bei solchen übertemperaturauslöseeinrichtungen Totzeiten von mehreren Minuten auf, die unter Umständen störend sein können.Bimetal switch In electrical space heaters, the energy is supplied in pulses, i.e. In other words, the consumers forming the heat source are connected to the mains voltage and switched off again by an energy regulator according to a specific cycle rhythm. The switching on and off of the consumers is generally done by a bimetal, which is heated by part of the consumer current and which acts on the switching mechanism. The clock rhythm of the switch can be changed by the position of the working bimetal to the switching mechanism, so that a stepless temperature setting is possible. The energy regulators must also have a device that switches off the heat source depending on the room temperature, i. This means that an excess temperature release must be provided, which acts on the switching mechanism of the controller when a certain limit of the room temperature is exceeded. According to an earlier proposal, a bimetal is used for this purpose, which is heated by a voltage source that can be switched to the heating winding of the bimetal via a contact thermometer. When a certain room temperature is reached, the contact thermometer closes the circuit for the heating coil of the bimetal, which, through its deflection, then actuates the switching mechanism and switches off the heat source. When using such a device, there is a certain difficulty as after the heat source has been switched off, the heating of the bimetal is not switched off because the room temperature does not immediately drop below the switching limit of the contact thermometer. It only takes a certain time in which the bimetal continues to bend as a result of the continued heating, i.e. that is, it covers a path with its free end which is lost for the circuit. When the bimetal heating is switched off, the dead travel must be overcome again before the bimetal is able to operate the switching mechanism to switch on the room heating source again. There are therefore dead times of several minutes in such excess temperature release devices, which can be disruptive under certain circumstances.

Es sind zwar Anordnungen bekannt, bei denen die Totzeiten von übertemperaturauslöseeinrichtungen dadurch vermieden werden, daß eine Rutschkupplung für das Bimetall verwendet wird, jedoch ist die einwandfreie Wirkungsweise abhängig von der Konstanz des Reibungskoeffizienten. Der Reibungskoeffizient ist aber infolge Änderungen der Atmosphäre (Feuchtigkeit) nicht gleichbleibend, so daß die Einjustierung der Rutschkupplung mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist. Die Abstimmung der mit dem Bimetall auszuführenden Schaltungen ist dabei besonders kritisch.Arrangements are known in which the dead times of excess temperature release devices be avoided by using a slip clutch for the bimetal, however, proper functioning depends on the constancy of the coefficient of friction. The coefficient of friction is due to changes in the atmosphere (humidity) not constant, so that the adjustment of the slip clutch with considerable Difficulties associated with it. The coordination of those to be carried out with the bimetal Switching is particularly critical.

Die Erlindung betrifft einen Bünetallschalter, insbesondere zur Übertemperaturauslösung bei Energiereglem für elektrische Raumheizung, mit einem elektrisch beheizten Bimetall, das mit seinem freien Ende auf einen Schaltmechanismus einwirkt und mit einer Anordnung zusammenwirkt, die zur Vermeidung von durch übersteuerung des Bimeialls entstehenden Totzeiten dient. Die erwähnten Mängel werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß ein am freien Ende des Bimetalls zu diesem in Auslenkrichtung verschiebbar angeordneter, federnd gelagerter, zur Betätigung des Schaltmechanismus dienender Stößel bei einer bestimmten Auslenkung durch Einschaltung eines zur Heizwicklung in Reihe liegenden Widerstandes die Beheizung des Birnetalls drosselt.The invention relates to a metal switch, in particular for triggering excess temperatures in the case of energy regulations for electrical space heating, with an electrically heated bimetal, which acts with its free end on a switching mechanism and with an arrangement cooperates to avoid the resulting overdrive of the bimeiall Serves dead times. The mentioned shortcomings are avoided according to the invention by that a at the free end of the bimetal is displaceable to this in the direction of deflection, resiliently mounted plunger serving to actuate the switching mechanism in a certain deflection by switching on one in series with the heating winding Resistance throttles the heating of the bulb ball.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung spielt der Reibungskoeffizient des Stößels gegenüber der Buchse keine Rolle, da die Beheizung des Bimetalls nach Erreichen der Ausschaltst--Ilung der Raumheizquelle gedrosselt wird und das Birnetall sich nur noch ganz wenig weiterkrümmt, so daß die Kontaktstellung zur Einschaltung des Widerstandes gerade aufrechterhalten wird.In the arrangement according to the invention, the coefficient of friction plays a role of the plunger compared to the socket does not matter, since the heating of the bimetal is after When the switch-off is reached, the room heating source is throttled and the bulb all bends only a little further, so that the contact position for switching on of resistance is just being sustained.

Es ist zwar bekannt, durch Bimetallauslenkung Widerstände für die Heizung des Bimetalls zu- oder abzuschalten, jedoch ist hierbei immer nur eine Schaltfunktion auszuführen. Bei dem erfindungsgemäßen Bimetallschalter sollen aber gleichzeitig oder etwa gleichzeitig zwei Schaltungen durchgeführt werden, deren gegenseitige Abstimmung problematisch ist aber in einfacher Weise durch die Erlindung erreicht werden konnte.It is known to use resistors for the bimetal deflection Switching the heating of the bimetal on or off, but this is only ever a switching function to execute. In the case of the bimetal switch according to the invention, however, should at the same time or about the same time two circuits are carried out, their mutual The problematic coordination is achieved in a simple manner by the invention could be.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung an zwei in den F i g. 1 a und 1 b dargestellten verschiedenen Ausführungsbeispielen, die verschiedene Möglichkeiten zur Einschaltung eines Zusatzwiderstandes angeben, näher erläutert.With reference to the drawing, the invention is based on two in FIGS. 1 a and 1 b illustrated various exemplary embodiments, which specify various options for switching on an additional resistor, explained in more detail.

Bei der Anordnung nach Fig. la handelt es sich um eine Bimetallanordnung, bei der an einem ortsfesten Trägerl ein Bimeta112 befestigt ist, das an seinem freien Ende einen in einer Buchse 3 gelagerten Stöße14 besitzt. Die Buchse ist mit dem Bimetall fest verbunden und der Stößel ist in ihr verschiebbar. Auf der einen Seite ist er von einer Spiralfeder 5 umgeben, die sich einerseits gegen die Buchse und andererseits an einer auf das Ende des Stößels aufgeschraubten Mutter 6 abstützt. Das Bimetall wirkt bei Krümmung in Richtung des Pfeiles 16 auf einen um eine ortsfeste Achse 15 schwenkbaren Winkelhebel 12 ein, der seinerseits mit einem Hebelann 12a an einer Schnappfederanordnung 13 angreift, die zur Betätigung eines Kontaktes 14 dient. Der Kontakt 14 dient zur Steuerung eines Raumheizgerätes. Zur Beheizung des Bimetalls 2 ist eine Heizwicklung 11 vorgesehen, die über ein nicht dargestelltes, in dem zu beheizenden Raum angeordnetes Kontakttherrnometer von einer ebenfalls nicht dargestellten Spannungsquelle versorgt wird.The arrangement according to FIG. 1 a is a bimetallic arrangement in which a bimetallic device 12 is attached to a stationary support, which has a joint 14 mounted in a socket 3 at its free end. The socket is firmly connected to the bimetal and the plunger can be moved in it. On the one hand it is surrounded by a spiral spring 5 , which is supported on the one hand against the bushing and on the other hand on a nut 6 screwed onto the end of the plunger. When curved in the direction of arrow 16, the bimetal acts on an angle lever 12 which is pivotable about a fixed axis 15 and which in turn engages a snap spring arrangement 13 with a lever arm 12a, which is used to actuate a contact 14. Contact 14 is used to control a space heater. To heat the bimetal 2, a heating coil 11 is provided, which is supplied by a voltage source, also not shown, via a contact thermometer (not shown) arranged in the room to be heated.

Der Stößel wirkt mit seinem rückwärtigen Ende über eine Kontaktfeder 17 auf eine Kontaktanordnung 19 ein. Die Kontaktanordnung liegt parallel zu einem in Reihe mit der Helzwicklung 11 angeordneten Widerstand 18 und die Kontaktfeder 17 ist durch das Stößelende 4a bei Normalstellung des Bimetalls so vorge,spannt, daß die Kontakte geschlossen sind, daß also der Widerstand 18 überbrückt ist.The rear end of the plunger acts on a contact arrangement 19 via a contact spring 17 . The contact arrangement is parallel to a resistor 18 arranged in series with the helz winding 11 and the contact spring 17 is so pre-tensioned by the plunger end 4a in the normal position of the bimetal that the contacts are closed, so that the resistor 18 is bridged.

Bei eingeschalteter Heizwicklung 11 beginnt -j-as Bimetall 2 sich zu krümmen und wirkt nach einer gewissen Auslenkung auf den Winkelhebel ein. Bei der Auslenkung des Bimetalls erfolgt eine allmähliche Entspannung der Kontaktfeder 17. Die Kontaktanordnung 19 bleibt jedoch vorläufig noch geschlossen. Die Spannung der Feder 17 ist so eingestellt, daß die öffnung der Kontaktanordnung 19 eintritt, wenn der Stößel über den Winkelhebel die Schnappfederanordnung betätigt. Die Betätigung der Schnappfederanordnung erfolgt sprunghaft, wodurch der Stößel ebenfalls eine ruckartige Bewegung ausführt und dadurch die Kontaktfeder 17 plötzlich freigibt. Bei der Ausschaltung des Raumheizgerätes wird also der Widerstand 18 in den Heizstromkreis für das Bimetall 2 eingeschaltet, d. h., die Beheizung des Bimetalls wird um einen bestimmten Betrag herabgesetzt. Bis zur endgültigen Abschaltung der Heizwicklung durch das Kontaktthermorneter wird das Bimetall also nur noch verhältnismäßig wenig erwärmt, so daß es sich nicht nennenswert weiter verkrümmt. Bei der Abschaltung der Beheizung gibt es daher den Winkelhebel schnell frei, so daß die Wiedereinschaltung des Heizgerätes unmittelbar hinterher erfolgt. Das Bime-tall geht wieder in die gestreckte Lage über und schließt dabei die Kontaktanordnung 19, so daß bei erneuter Einschaltung der Heizung für das Bünetall der Widerstand 18 überbrückt ist.When the heating coil 11 is switched on , the bimetal 2 begins to curve and, after a certain deflection, acts on the angle lever. When the bimetal is deflected, the contact spring 17 gradually relaxes. However, the contact arrangement 19 remains closed for the time being. The tension of the spring 17 is set so that the opening of the contact arrangement 19 occurs when the plunger actuates the snap spring arrangement via the angle lever. The actuation of the snap spring arrangement takes place abruptly, as a result of which the plunger also executes a jerky movement and thereby suddenly releases the contact spring 17. When the space heater is switched off, the resistor 18 is switched into the heating circuit for the bimetal 2, i.e. That is, the heating of the bimetal is reduced by a certain amount. Until the heating winding is finally switched off by the contact thermostat, the bimetal is only heated relatively little, so that it does not bend any further. When the heating is switched off, the angle lever is quickly released so that the heater is switched on again immediately afterwards. The bimetal goes back into the stretched position and thereby closes the contact arrangement 19, so that when the heating for the bimetal is switched on again, the resistor 18 is bridged.

Bei der Anordnung nach F i g. 1 b ist ebenfalls ein Zusatzwiderstand in Reihe mit der Heizwicklung 11 geschaltet, jedoch wird die Kontaktanordnung zur Einschaltung des Widerstandes von dem aus Metall bestehenden Stößel selbst gebildet. Zu diesem Zweck E ist die Buclise 3 über eine Verbindungsleitung 24 mit dem einen Ende der Heizwicklung 11 und dem einen Ende des Widerstandes 18 leitend verbunden, wührend das andere Ende des Widerstandes 18 über eine flexible Leitung 23 mit dem als Kontakt ausgebildeten Stößelende 22 verbunden ist. Das rückwärtige Stößelende 4 a ist in einem Isolierrohr 20, das sich in der Buchse 3 befindet, geführt. Das untere Ende der Buchse 3 ist als Kontakt 21 ausgebildet. In der gestreckten Stellung des Bimetalls befindet sich das Stößelende 22 in Kontaktschließstellung mit dem Kontaktende 21, so daß der Widerstand 18 überbrückt ist. Der Kontakt ist hier der besseren übersicht halber geöffnet dargestellt. In Wirklichkeit tritt die Kontaktöffnung erst bei ausgelenktem Bimetall ein, wenn der Stößel an dem Winkelhebel zur Anlage kommt und die Schnappfederanordnung geschaltet hat. Der Stößel kann auch aus Isolierstoff bestehen, dann wird eine besondere Isolierbuchse überflüssig.In the arrangement according to FIG. 1 b , an additional resistor is also connected in series with the heating winding 11 , but the contact arrangement for switching on the resistor is formed by the metal plunger itself. For this purpose E , the bucclise 3 is conductively connected via a connecting line 24 to one end of the heating coil 11 and one end of the resistor 18 , while the other end of the resistor 18 is connected via a flexible line 23 to the plunger end 22 designed as a contact . The rear end of the plunger 4 a is guided in an insulating tube 20 which is located in the socket 3 . The lower end of the socket 3 is designed as a contact 21. In the extended position of the bimetal, the plunger end 22 is in the closed contact position with the contact end 21, so that the resistor 18 is bridged. For the sake of clarity, the contact is shown open here. In reality, the contact opening does not occur until the bimetal is deflected, when the plunger comes to rest on the angle lever and the snap spring arrangement has switched. The plunger can also be made of insulating material, in which case a special insulating bush is superfluous.

Claims

Claims: 1. BirnetalIßchalter, in particular for the upper temperature release in energy regulators for electrical room heating, with an electrically heated bimetal, which acts with its free end on a switching mechanism and cooperates with an arrangement that serves to avoid dead times caused by overdriving the bimetal, d ad u rch gekennzeichn et that a resiliently mounted plunger (4), which is arranged at the free end of the bimetal (2) and can be displaced in the direction of deflection and is used to actuate the switching mechanism, at a certain deflection by switching on a resistor (18) in series with the heating winding Heating (11) of the bimetal throttles.

2. Bimetal switch according to claim 1, characterized in that when the plunger is used to switch on an additional resistor (18), the rear end of the plunger (4a) is used to actuate a contact (19) which short-circuits the resistor. 3. Bimetal switch according to claim 1 and 2, characterized in that the contact (19) consists of contact springs (17) which are held in contact closed position by the plunger (4) until the actuation of the switching mechanism Mus under tension. 4. Bimetal switch according to claim 1 and 2, characterized in that the contact is formed by the plunger (4) and the plunger bearing (3) . 5. Bimetal switch according to claim 1, 2 and 4, characterized in that the metal plunger (4) with the interposition of an insulating tube (20) in a metal socket attached to the bimetal (2), which is conductive with the heating coil and one end of the resistor Connection (24) is and the lower end (21) serves as a contact, is guided and that the widened rear end of the plunger, which is connected to the other end of the resistor (position 23), represents the mating contact (22). 6. Bimetal switch according to claim 1, 2 and 4, characterized in that an existing insulating material plunger (4) is used which is guided in a metal bushing (3) attached to the Binietall, the lower end of the plunger having a contact (22) , which cooperates with a mating contact located on the socket end (21). 7. Bimetal switch according to spoke 1 to 6, characterized in that the spring tension of the bearing spring of the plunger, designed as a helical spring (5), can be adjusted by adjusting a nut serving as a counter bearing. Documents considered: German Patent No. 621815; USA. Patent Nos. 2,195,947, 2,306,568, the 2,754,392th