DE1193576B - Druckbetaetigte elektrische Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H02c

Deutsche KI.: 21 c - 40/04

Nummer: 1193 576

Aktenzeichen: R 31830 VIII d/21 c

Anmeldetag: 8. Januar 1962

Auslegetag: 26. Mai 1965

Die Erfindung bezieht sich auf druckbetätigte elektrische Schaltvorrichtungen und insbesondere auf eine Vorrichtung derjenigen Art, die einen elektrischen Schalter enthält, der durch ein auf Druck ansprechendes Kraftelement, z. B. einen ausdehnbaren Balgen, betätigt wird und einstellbar ist, um die auf Druck ansprechenden Eigenschaften der Vorrichtung zu ändern.

Schaltvorrichtungen der obengenannten Art, bei denen der Balgen einen Teil einer auf Wärme ansprechenden Einrichtung bildet, werden häufig in Kühlschränken bzw. Kühlvorrichtungen, Klimaanlagen und ähnlichen Apparaten verwendet, in denen ein Kompressormotor in Arbeitszyklen erregt wird, die durch die Temperaturschwankungen eines Verdampfers des zu kühlenden Mediums gesteuert werden. Wegen des stets vorhandenen Bestrebens, z.B. in Kühlschränken an Raum zu sparen, sind die Schaltvorrichtungen häufig zwischen den im Abstand voneinander angeordneten Flächen einer isolierten Wandung angeordnet, wobei sich eine drehbare Steuerwelle durch die eine der Flächen hindurcherstreckt. Jedoch haben neuere Entwicklungen der Isolierstoffe und Isoliertechniken den verfügbaren Raum zwischen den Flächen solcher Wandungen, in denen die Steuer-Vorrichtung aufgenommen werden kann, beträchtlich reduziert.

Demgemäß ist in dem Bestreben, eine Schaltvorrichtung zu schaffen, die zwischen relativ nahe aneinanderliegenden Wandungsflächen angeordnet werden kann, gemäß der Erfindung eine durch Druck betätigte elektrische Schaltvorrichtung vorgesehen, die folgende Elemente umfaßt: ein Gehäuse, das einen Isolierkörper enthält, der wenigstens einen Teil einer Seitenwand und einer benachbarten Stirnwand des Gehäuses bildet, welche eine Ausnehmung aufweist, die einen Behälter für Leitungsanschlüsse bildet, ein erstes längliches, relativ starres, elektrisch leitendes Verbindungsglied, welches sich längs des Seitenwandteiles erstreckt und mit ihm verbunden ist und das einen zur Innenseite des Gehäuses gerichteten inneren Endteil und einen äußeren Endteil aufweist, der in die genannte Ausnehmung vorsteht und so ausgebildet ist, daß er in der Ausnehmung ein erstes Anschlußstück schafft, einen beweglichen Kontaktarm, der an dem einen Ende mit dem inneren Endteil des ersten Verbindungsgliedes verbunden ist und sich längs diesem erstreckt, ein zweites elektrisch leitendes Verbindungsglied, welches einen zur Innenseite des Gehäuses gerichteten inneren Endteil aufweist und im Abstand von dem ersten Verbindungsglied angeordnet ist und welches einen Kontakt trägt, Druckbetätigte elektrische Schaltvorrichtung

Anmelder:

Ranco Incorporated, Columbus, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. E. Wiegand

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Patentanwälte,

Hamburg 1, Ballindamm26

Als Erfinder benannt:

John Liebennann,

William Henry Croswell,

Thomas Issac S'yfert, Columbus, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. Januar 1961 (81764)

mit dem das andere Ende des Kontaktarmes in Eingriff treten kann, wobei der äußere Endteil des zweiten Verbindungsgliedes in die genannte Ausnehmung vorsteht und so ausgebildet ist, daß er in der Ausnehmung ein zweites Anschlußstück schafft, und eine mit Schnappwirkung arbeitende Einrichtung, die mit dem Kontaktarm zu seiner Bewegung arbeitsmäßig verbunden ist.

Weitere Zwecke und die Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in welcher in Verbindung mit den Zeichnungen eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise erläutert wird.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Ansicht einer Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener senkrechter Längsschnitt durch die Vorrichtung nach der Linie 2-2 der Fig. 1;

F i g. 3 ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2;

F i g. 4 ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 2;

F i g. 5 ist ein senkrechter Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4.

Obwohl eine druckbetätigte Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung durch andere Druckmittel betätigt und für andere Zwecke verwendet wird, weist die in der Zeichnung dargestellte und nachstehend beschriebene Ausführungsform einen allge-

509 577/376

mein rechteckigen elektrischen Schalter auf, der durch einen auf Wärme ansprechenden Balgen betätigt wird und der besonders zum Steuern des zyklischen Arbeitens von Haushaltkühlschränken, Klimageräten od. dgl. geeignet ist.

In der Zeichnung ist eine allgemein rechteckige Schaltvorrichtung 10 wiedergegeben, die einen kanalförmigen Teil 11 aufweist, der vorzugsweise aus Blech hergestellt ist und parallele Seitenwände 11a und Ub besitzt, die durch eine Oberwand lic miteinander verbunden sind. Eine Tragplatte 12 ist oberhalb der Oberwand 11 c im Abstand von dieser angeordnet und an ihr durch umgebördelte Ansätze 11 d der Oberwand befestigt.

Ein Isolierkörper 14, der vorzugsweise aus einem Kunststoff geformt ist, ist zwischen den Seitenwänden 11a und Hb durch sich seitlich erstreckende Ansätez 14 a befestigt, die in entsprechenden öffnungen He der Seitenwände Aufnahme finden, wobei die Seitenwände nahe diesen öffnungen so gebogen sind, d,aß sie den Isolierkörper 14 gegen Bewegung festlegen. Der Kanalteil 11 und der Isolierkörper 14 bilden zusammen ein Gehäuse für einen Schnappschaltermechanismus, der später im einzelnen beschrieben wird.

Der Isolierkörper 14 besitzt einen unteren Wandteil 14 b und einen versetzten oder verbreiterten Endteil 14 er, der die eine Stirnwand des Gehäuses bildet, und in ihm sind zwei Ausnehmungen 14 d und 14 e ausgebildet. Innerhalb des von dem Kanalteil 11 und den Isolierkörper 14 gebildeten Gehäuses ist ein mit Schnappwirkung arbeitender Schaltmechanismus angeordnet, dessen einer Aufbauteil aus einem länglichen, vergleichsweise starren elektrischen leitenden Verbindungsglied 15 besteht, das einen verhältnismißig geraden Teil 15 a hat, der in einer Ausnehmung der Innenfläche der unteren Wand 14 b des Isolierkörpers 14 angeordnet und an ihr durch einen Niet 16 befestigt ist. Das Verbindungsglied 15 weist ferner einen gekröpften Teil 15 b auf, der sich durch eine öffnung 17 in der unteren Wand 14 b des Isolierkörpers hindurcherstreckt und ein blattförmiges Anschlußstück 15 c in der Ausnehmung 14 d bildet. Der gekröpfte Teil 156 und das Anschlußstück 15 c sind auf zweckentsprechende Weise gegen Bewegung durch einen Niet 18 festgelegt, der sich durch den Isolierkörperendteil 14 c hindurcherstreckt.

Das innere Ende des Verbindungsgliedes 15 geht in einen nach oben gerichteten Schenkel 15 d über, an welchem das eine Ende eines beweglichen Kontaktarmes 20 durch einen Niet 21 befestigt ist, so daß das Verbindungsglied 15 einen Träger für den Kontaktarm 20 bildet. Der Kontaktarm 20, der vorzugsweise aus ebenem Federmetall, wie Berylliumkupfer, hergestellt ist und in dem eine längliche Mittenöffnung 20 a ausgebildet ist, ist an seinem anderen Ende mit einem elektrischen Kontakt 205 versehen. An einem feststehenden Tragarm 22 ist ein feststehender Kontakt 22 a angeordnet, der mit dem Kontakt 206 in Ausrichtung liegt. Der Tragarm 22 erstreckt sich durch eine öffnung in dem Isolierkörperendteil 14 c hindurch, in der er befestigt ist, und bietet ein blattförmiges Anschlußstück 226 in der Ausnehmung 14 e dar. Die Ausnehmungen 14 d, 14 e, in welche die Anschlußstücke zum Stecken hineinragen, schaffen Raum zur Aufnahme von entsprechend ausgebildeten Anschlußbuchsen. Obgleich zwei Ausnehmungen 14 d und 14 e dargestellt sind, können diese auch zu einer einzigen großen Ausnehmung kombiniert sein.

Es kann irgendeine geeignete Einrichtung vorgesehen sein, die eine Schnappbewegung des Kontaktarmes 20 herbeiführt, um den von ihm getragenen Kontakt 20 b mit dem feststehenden Kontakt 22 a in und außer Eingriff .zu bringen und dadurch einen elektrischen Stromkreis zu schließen und zu unterbrechen. Bei der dargestellten Ausführungsform ίο weist diese Einrichtung eine Kniegelenkstange 25 auf, die genutete Enden 25 a und 256 hat und in der öffnung 20 a des Kontaktarmes 20 angeordnet ist und deren Ende 25 a mit dem Kontaktarm 20 nahe seinem freien Ende in Schwenkeingriff steht. Eine t5 C-förmige Kniegelenkfeder 26 ist in der Öffnung 20 α angeordnet, und ihr eines Ende steht mit dem genuteten Ende 25 b der Kniehebelstange 25 in Schwenkeingriff, während ihr anderes Ende mit dem Kontaktarm 20 nahe seinem festen Ende in Schwenk-

ao eingriff steht.

Ein den Schalter betätigendes Organ in Form eines Federarmes 28 hat an dem einen Ende einen nach unten gerichteten Teil 28 a, der an dem Schenkel 15 d des Verbindungsgliedes 15 durch einen Niet 21 befestigt ist, und der Federarm 28 liegt über dem Kontaktarm 20. Der Federarm 28 hat eine längliche Mittelöffnung 28 b, die mit der Öffnung 20 a des Kontaktarmes 20 teilweise in Ausrichtung liegt, und einen nach unten ragenden Teil 28 c, der aus dem

3» Federarm herausgestanzt ist. Die Kniegelenkstange 25 erstreckt sich durch einen Schlitz in dem nach unten ragenden Teil 28 c hindurch und kann durch diesen Teil zum Betätigen des Schalters bewegt werden. Der Federarm 28 wird durch seine Federwirkung gewöhnlich in die in Fig. 2 wiedergegebene Stellung gedrückt, in welcher die Kontakte 206 und 22 a durch die Spannung der Feder 26, die über die Kniegelenkstange 25 wirkt, offengehalten werden. Das Ausmaß, um welches sich die Kontakte 20 b, 22 a öffnen können, wird durch eine Schraube 30 begrenzt, die sich durch eine Gewindebohrung in dem Teil 15 a des Verbindungsgliedes 15 hindurcherstreckt und mit der Kniegelenkstange 25 in Eingriff treten kann. Die Schraube 30 kann als Differentialstellschraube bezeichnet werden, da ihre Einstellung den Unterschied zwischen der »Ausschalt«- und der »Einschalt«-Temperatur bestimmt, bei denen der Schalter arbeitet. Wenn der Federarm 28 durch eine nachstehend beschriebene Einrichtung gegen den Isolierteil 14 bewegt wird, wird die Kniegelenkstange 25 um ihr Ende 25 a verschwenkt, und wenn die Schwenkverbindungsstelle zwischen der Feder 26 und dem Ende 256 der Stange 25 durch die Ebene des Kontaktarmes 20 hindurchgeht, wirkt die Feder 26 über die Kniegelenkstange 25 dahin, die Kontakte 20 b, 22 a mit einer Schnappbewegung zusammenzubringen.

Ein Betätigungshebel 32, der einen Arm 32 a mit einem nach oben gerichteten Endteil 326 und ein Paar im Abstand voneinander angeordneter Lagerteile 32 c aufweist, ist an dem Gehäuse durch einen Schwenkzapfen 34 angelenkt, der sich durch die Seitenwände 11a und 11 & und die Lagerteile 32 c hindurcherstreckt. Der Arm 32 a des Hebels 32 liegt oberhalb der Schalterfeder 28, und ein dazwischen angeordneter Isolierteil 35 ist an dem Hebelarm 32 a zwecks Bewegung mit ihm durch Lappen 32 e befestigt, die um den Isolierteil 35 herumgebördelt

sind. Der Hebelarm 32 a hat einen nach oben gerichteten mittleren Teil 32 d, der ein freies Ende besitzt, auf das ein auf Wärme ansprechender ausdehnbarer Balgen 36 einwirken kann. Im vorliegenden Fall weist der Balgen 36 einen ringförmigen Balgenteil auf, der einen sich in axialer Richtung erstreckenden Pfosten 36 a hat, der mit dem Hebelteil 32 d im Eingriff steht. Der Balgen 36 ist an einer Platte 37 angebracht, die zwischen den Seitenwänden 11a und 11 b angeordnet ist und die eine Stirnwand der Schaltvorrichtung 10 bildet. Ein rohrförmiges Element 38, das an dem einen Ende an der Platte 37 befestigt ist, steht mit dem Inneren des Balgens 36 in Verbindung, während sein anderes Ende verschlossen ist.

Das rohrförmige Element 38 und der Balgen 36 enthalten ein flüssiges oder gasförmiges Medium, das sich bei Ansteigen und Sinken der Temperatur ausdehnt bzw. zusammenzieht. An dem rohrförmigen Element 38 auftretende Temperaturänderungen rufen daher eine axiale Ausdehnung und Zusammenziehung des Balgens 36 hervor, wobei die axiale Bewegung des Balgenpfostens 36 a durch den Hebelarm 32 a und seinen Isolierteil 35 auf die Schalterfeder 28 übertragen wird, so daß eine Betätigung des Schnapp-Schaltermechanismus erfolgt.

Um den Temperaturbereich zu ändern, innerhalb welchem der Schaltmechanismus durch den Balgen 36 betätigt wird, sind einstellbare Belastungsmittel vorgesehen, die einen Hebel 40 aufweisen, der im Abstand voneinander angeordnete Lagerteile 40 a besitzt, die gleichachsig mit den Lagerteilen 32 c des Hebels 32 auf dem Zapfen 34 gelagert sind. Eine Spannfeder 42 ist an ihrem einen Ende 42 a mit dem Hebel 40 verbunden, und ihr anderes Ende ist durch eine Stellschraube 43 mit dem Endteil 32 b des Hebels 32 verbunden. Die Schraube 43 ist in einen Teil 41 eingeschraubt, der an den Windungen der Feder 42 anliegt, und der Kopf 43 α der Schraube ist mit einem Schraubenzieherschlitz 43 b zum Drehen der Schraube versehen, um die Spannung der Feder

42 zu erhöhen oder zu vermindern. Eine gebogene Drahtfeder 44, die mit dem einen Ende durch eine Öffnung in dem Hebelende 32 b hindurchgeführt ist, hat einen Schenkel 44 a, der in eine in dem Schraubenkopf 43 a ausgebildete ringförmige Nut eingreift. Die Feder 44 dient dazu, eine Drehung der Schraube

43 unter dem Einfluß von Vibrationen od. dgl. zu verhindern.

Eine entfernbare Abdeckung 45 mit federnden Zungen 45 a ist zwischen den Seitenwänden 11a und life und zwischen der Oberwand lic und dem Endteil 14 c des Isolierkörpers 14 angeordnet. Die Abdeckung 45 kann leicht entfernt werden, um einen Zugang zu der Stellschraube 43 zu schaffen.

Ein drehbarer Nocken 47 ist an der Unterseite der oberen Wand lic angeordnet und auf einer in dieser Wand drehbar gelagerten Welle 48 befestigt. Der Nocken 47 hat eine Nockenfläche 47 a, mit der ein an dem Hebel 40 vorgesehener Nockennachlaufteil b im Eingriff steht, und er dient dazu, die Lage des Hebels 40 einzustellen, um die Spannung der Feder 42 zu erhöhen oder zu vermindern, wodurch die Belastungskraft an dem Balgen 36 geändert und damit der Temperaturwert geändert wird, bei dem der Schaltmechanismus betätigt wird. Die Welle 48 kann mit einem Knopf 49 zum Drehen des Nockens versehen sein, und der Knopf 49 kann mit einer geeigneten Skala zusammenarbeiten, um die Einstellung des Schalters zu erleichtern.

In einigen Fällen ist es erwünscht, den Schalter in einen unwirksamen Zustand bringen zu können, so daß er auf Temperaturänderungen nicht anspricht, z. B. wenn eine Kühlvorrichtung in nicht arbeitendem Zustand gehalten werden soll. Zu diesem Zweck ist der Hebel 40 mit einem Arm 40 c versehen, der, wenn der Nacken 47 so weit gedreht wird, daß der höchste Punkt seiner Fläche 47 δ an dem Nockennachlaufteil 40 b anliegt, mit dem Hebel 32 in Eingriff treten kann und dessen Bewegung unabhängig von Druckänderungen innerhalb des Balgens 36 verhindert.

Es ist ersichtlich, daß das leitende Verbindungsglied 15 einen Träger für den Kontaktarm 20, die Kniegelenkeinrichtung 25, 26, die Schalterbetätigungsfeder 28 und die Differentialstellschraube 30 bildet. Durch diese Ausbildung ist ein besonders gedrängter, billiger und zuverlässiger Schaltmechanismus geschaffen, der wiederholt mit einem Minimum an Abnutzung und ohne Änderung in seinen Arbeitseigenschaften betätigt werden kann.

Es ist weiterhin ersichtlich, daß dadurch, daß der rohrförmige Teil 38 des auf Wärme ansprechenden Kraftelementes sich von dem einen Ende der Vorrichtung aus erstreckt, während die Anschlußstücke 15 c und 22 b an dem anderen Ende der Vorrichtung angeordnet sind, die Abmessung der Vorrichtung in Richtung der Achse der Welle 48 auf einem Minimum gehalten wird, wodurch es möglich ist, daß die Vorrichtung zwischen in geringem Abstand voneinander angeordneten Platten installiert werden kann, ohne daß der rohrförmige Teil 38 und die Leitungen gestört werden. Überdies sind die Anschlußstücke 15 c und 22 & vollständig innerhalb des Endteiles 14 c des Isolierkörpers 14 aufgenommen. Eine Abdeckung 50 aus biegsamem Isoliermaterial, wie z. B. Polytetrafluoräthylen (»Teflon«) od. dgl., ist vorgesehen, um das leitende Verbindungsglied 15 und den Niet 16 dagegen zu schützen, daß sie mit einer Wand in Berührung kommen, die aus leitendem Material besteht. Aus der vorstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung eine besonders gedrängte und dennoch leicht einstellbare Schaltvorrichtung geschaffen worden ist, die in begrenzten Räumen, z. B. in der isolierten Wandung einer Kühlvorrichtung od. dgl., angeordnet werden kann.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Druckbetätigte elektrische Schaltvorrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das einen Isolierkörper (14) enthält, der wenigstens einen Teil einer Seitenwand und einer benachbarten Stirnwand des Gehäuses bildet, welche eine Ausnehmung (14 d, 14 e) aufweist, die einen Behälter für Leitungsanschlüsse bildet, ein erstes längliches, relativ starres, elektrisch leitendes Verbindungsglied (15), das sich längs des Seitenwandteiles erstreckt und mit ihm verbunden ist und das einen zur Innenseite des Gehäuses gerichteten inneren Endteil (15 d) und einen äußeren Endteil (15 c) aufweist, der in die genannte Ausnehmung (14 d) vorsteht und so ausgebildet ist, daß er in der Ausnehmung ein erstes Anschlußstück (15 c) schafft, einen beweglichen

Kontaktarm (20), der an dem einen Ende mit dem inneren Endteil (ISd) des ersten Verbindungsgliedes (15) verbunden ist und sich längs diesem erstreckt, ein zweites elektrisch leitendes Verbindungsglied (22), welches einen zur Innenseite des Gehäuses gerichteten inneren Endteil aufweist und im Abstand von dem ersten Verbindungsglied angeordnet ist und welches einen Kontakt (22 a) trägt, mit dem das andere Ende des beweglichen Kontaktarmes (206) in Eingrifi treten kann, wobei der äußere Endteil des zweiten Verbindungsgliedes (22) in die genannte Ausnehmung vorsteht und so ausgebildet ist, daß er in der Ausnehmung (14 e) ein zweites Anschlußstück (226) schafft, und eine mit Schnapp wirkung arbeitende Einrichtung, die mit dem Kon-

taktarm (20) zu seiner Bewegung arbeitsmäßig verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontaktarm (20) einen Federarm (28) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Schnappwirkung arbeitende Einrichtung eine Kniegelenkstange (25), die an dem einen Ende mit dem Kontaktarm (20) gelenkig verbunden ist, eine auf das andere Ende der Kniegelenkstange (25) einwirkende Feder (26) und eine Anschlagschraube (30) enthält, die in eine Gewindebohrung in dem ersten leitenden Verbindungsglied (15) eingeschraubt ist und die Bewegung der Kniegelenkstange (25) einstellbar begrenzen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 577/376 5.65 © Bundesdruckerei Berlin