DE1195852B - Temperaturbegrenzer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WTTWt PATENTAMT Int. α.:

H02c

AUSLEGESCHRIFT

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21c-40/05

B 60415 VIII d/21 c
9. Dezember 1960
1. Juli 1965

Es ist bereits bekannt, bei Temperaturbegrenzern Schmelzlote oder Schmelzsalze zu verwenden, die bei einer bestimmten Temperatur ihren Aggregatzustand verändern. Der Festigkeitsabfall wirkt sich auf Stützpunkte in einem vorgespannten System dergestalt aus, daß die gewünschten Schaltbewegungen stattfinden. Temperaturbegrenzer mit Schmelzloten haben den großen Nachteil, daß sie meist nur durch Auswechseln des Schmelzeinsatzes oder durch schwierig zu handhabende Erwärmungsmanipulationen wieder gebrauchsfähig sind und daß der Schmelzpunkt bzw. der Erweichungspunkt temperaturmäßig nicht genau definiert ist. Die Festigkeit des zu schmelzenden Stoffes nimmt in der Nähe des Schmelzpunktes allmählich ab. Ein weiterer Mangel der bekannten Einrichtungen ist darin zu erblicken, daß die Ansprechtemperatur nicht kontinuierlich verstellbar ist; es müssen vielmehr die Schmelzsicherungen, die auf Grund der physikalischen Eigenschaften der hierfür in Frage kommenden Stoffe nur in größeren Temperaturabständen zur Verfügung stehen, ausgetauscht werden. Die Anwendung derartiger Schaltelemente wird vollends unmöglich, wenn verlangt wird, daß die Temperatur über eine größere Länge integriert wird. Eine solche Aufgabe liegt beispielsweise bei der Verwendung temperaturabhängiger Schalter in Warmwassergeräten vor. Die dort vorkommende Schichtung verlangt die Ermittlung einer durchschnittlichen Temperatur über die gesamte Länge des Fühlers. Es ist außerdem schwer, Schmelzelemente in einen so guten Kontakt mit dem zu überwachenden Medium zu bringen, daß sie eine Ansprechzeit von wenigen Sekunden aufweisen.

Es sind auch Vorrichtungen bekanntgeworden, bei denen temperaturempfindliche Fühler in Form von dilatometrischen Ausdehnungskombinationen, Bimetallelementen und Flüssigkeits- oder Tensionssystemen auf Hebelgestänge oder Sperrklinken so einwirken, daß die Kraft einer von Hand gespannten Feder frei wird, wodurch Kontaktsätze geöffnet oder geschlossen werden. Sobald die Ansprechtemperatur wieder abgesunken ist, kann der Vorgang von Hand reversiert werden, wodurch das Gerät wiederum für eine neue Schaltoperation bereit ist.

Der Nachteil dieser Systeme liegt darin, daß die mechanischen Hebel, Lager, Klinken usw. mit Reibungsfehlern behaftet sind, die ein temperaturgenaues Ansprechen unmöglich machen. Hinzu kommt, daß bei Verwendung in feuchter oder aggressiver Atmosphäre die Gelenkstellen korrodieren, wodurch eine weitere Unsicherheit hinzukommt.

Temperaturbegrenzer

Anmelder:

Christian Bürkert,

Ingelfingen (Württ), Mühlgasse

Als Erfinder benannt:

Christian Bürkert, Ingelfingen (Württ.)

Stabförmige Fühler, die auf der Metallausdehnung beruhen, sprechen zwar schnell an, da ihre Oberfläche unmittelbar mit dem Medium in Berührung gebracht werden kann.. Sie liefern aber pro Grad

zo Celsius nur einen Weg in der Größenordnung weniger Tausendstelmillimeter, so daß in allen bekanntgewordenen Fällen eine Wegübersetzung eingeschaltet werden muß, die wiederum mit den vorgenannten Fehlern behaftet ist.

Fühler mit bimetallischen Elementen können zwar so konstruiert werden, daß sie große Wege liefern. Hingegen ist es nicht möglich, bimetallische Fühler beispielsweise bei flüssigen, unter Druck stehenden Medien, die möglicherweise noch aggressiv sind, in unmittelbare Berührung mit der auf Temperatur zu überwachenden Flüssigkeit zu bringen. Auch bei Fühlern, die auf dem Flüssigkeits- oder Dampfdruckprinzip beruhen, ist die Zeitkonstante bzw. die Ansprechempfindlichkeit entsprechend groß, da erst der metallische Hüllkörper die Temperaturverschiebung mitmachen muß, bevor die Temperatur des Inhalts sich ändert.

Schließlich sind Schalteinrichtungen bekanntgeworden, die unter Zuhilfenahme von Feder- oder Magnetsprungwerken momentane Schaltbewegungen auszuführen gestatten. Bei Verwendung von Fühlern in Form von Ausdehnungsrohren müssen ebenfalls die oben beschriebenen Übersetzungsglieder mit den genannten Nachteilen verwendet werden. Feder- oder Magnetsprungwerke werden auch in den sogenannten Mikroschaltern häufig verwendet. Sie sind sehr klein in den Abmessungen und haben eine große Lebensdauer, eignen sich aber nicht zum Schalten von Stromstärken in der Größenordnung von 30 Amp.

und mehr.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Temperaturbegrenzer mit einem Temperaturfühler,

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der eine Längenveränderung bewirkt, vorzugsweise einem Rohrausdehnungssystem, dessen Innenstab auf einen Dauermagneten einwirkt. Die Erfindung besteht darin, daß bei Erreichung einer vorbestimmten Temperatur der eine Magnetsystemteil durch den die Wärmeausdehnung übertragenden Stab unmittelbar formschlüssig vom zweiten, dabei gegen einen Ruheanschlag und einen Kraftspeicher anliegenden Magnetteil weggezogen wird und der vorher z. B. von Hand gespannte Kraftspeicher den nun freigegebenen zweiten Magnetteil einschließlich der Betätigungsmittel für die Schaltglieder plötzlich verschiebt. Das magnetische System ist dabei konzentrisch zur Achse des Fühlerstabes angeordnet. Auf derselben Achse ist in Verlängerung das eigentliche Schaltsystem angebracht. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wirkt der Fühlerstab unmittelbar auf die Ankerplatte eines gegen einen Ruheanschlag justierbar angeordneten Dauermagneten.

Der Erfindungsgegenstand stellt einen in seinem Aufbau höchst einfachen Temperaturbegrenzer dar, der auch unter den schwierigsten Betriebsbedingungen einwandfrei funktioniert und zudem sehr einfach herzustellen ist. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß gleitende bzw. aufeinander reibende Teile, wie Hebelgestänge, Sperrklinken usw., vermieden werden können. Auch können im Hinblick auf die verhältnismäßig großen Haftkräfte von Dauermagneten große Federkräfte gespeichert werden, die ihrerseits wieder eine erhebliche Schaltarbeit zu leisten vermögen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert sowie in den Ansprüchen enthalten.

F i g. 1 ist ein Längsschnitt,

Fig. 2 ein Querschnitt durch den Erfindungsgegenstand.

Das Fühlelement besteht beispielsweise aus einem Ausdehnungsrohr 1, mit dem über eine Bodenplatte 2 ein Stab 3 mit geringer Wärmeausdehnung starr verbunden ist. Das Rohrl ist in dem Zwischennippel 4 druckdicht, beispielsweise durch Lötung, verbunden. Eine Überwurfmutter 5 gestattet eine bequeme Befestigung in einer geeigneten Verschraubung. Ein metallischer Stützkörper 6 und ein Topf 7 sind durch die Mutter 8 mit dem Zwischennippel 4 verschraubt. Die Ankerplatte 9 wird durch die Blattfeder 10, welche sich auf einem Ansatz des Topfes 7 abstützt, nach oben gedrückt. Sie liegt dabei gegen zwei Nasen 11 (Fig. 2) des Bandes 12 an, das seinerseits in dem Stab 3 befestigt ist. Der ringförmige Dauermagnet 13 ist beispielsweise durch geeigneten Kitt in dem Topf 14 befestigt. Aus dem Boden des letzteren sind einige Lappen 15 und 16 herausgerissen, die einerseits eine Abstützung auf dem Kragen des Topfes 7 ermögliehen, andererseits das Befestigungsgewinde für eine Justierschraube 17 tragen und als Widerlager für die vorgespannte Feder 18 dienen. Die Justierschraube 17 steht durch die Feder 19 unter einer solchen Spannung, daß sie sich nicht von selbst lösen kann.

In ein Isolierstoffgehäuse 20 sind in dem dargestellten Beispiel sechs Gewindebolzen 21 eingepreßt. Mit diesen sind die Kontaktlaschen 22 fest verbunden. Die Schaltbrücken 23 stehen unter der Wirkung einer Schrauben- oder Blattfeder 24 und verbinden jeweils die paarigen Kontaktlaschen 22 miteinander. Die Isolierstoffbrücke 25 ragt an beiden Seiten aus dem Isolierstoffgehäuse 20 heraus und ist zur besseren Handhabung außen profiliert. Sie führt sich in zwei Dimensionen in Schlitzen 26 (F i g. 1) und Aussparungen 27 (F i g. 2). Das Isolierstoffgehäuse 20 ist mittels der Schrauben 28 an dem Stützkörper 6 befestigt.

Die temperaturabhängige Schalteinrichtung arbeitet in folgender Weise: Bei Anstieg der Temperatur bewegt sich das Äusdehnungsrohr 1 unter Mitnahme der Bodenplatte 2 und des Stabes 3 abwärts. Das mit dem Stab 3 verbundene Band 12 trennt die Ankerplatte 9 von dem feststehenden Dauermagneten 13, dessen Kraftfluß sich über den Topf 14 schließt. Die Kraft der Feder 18 überwindet die Haltekraft des Magnetsystems und bewegt den Topf 14 samt dem Dauermagneten und der Isolierstoffbrücke 25 nach oben. Diese trifft schlagartig gegen die Schaltbrücken 23 und hebt letztere von den Laschen 22 ab. Nach Erkalten des Systems kann die Isolierstoffbrücke 25 so weit nach unten gedrückt werden, daß das Magnetsystem gegen die wieder höher stehende Ankerplatte 9 gelangt und dort haftet.

Die Temperaturjustierung kann mittels der Stellschraube 17 durch eine entsprechende Aussparung des Isolierstoffgehäuses 20 feinfühlig vorgenommen werden.

Es kann vorteilhaft sein, die Ankerplatte nicht unmittelbar an dem Magnetsystem anliegen zu lassen, sondern einen geringen Abstand, beispielsweise durch Einlegen einer nichtmagnetischen Folie, einzuschalten.

Die Betätigung der Isolierstoffbrücke im ein- oder ausschaltenden Sinne kann ebenso in axialer Richtung durch einen geeigneten Stößel oder durch Fernbedienungselemente erfolgen.

Zur betriebsmäßigen Veränderung der Ansprechtemperatur können unmittelbare oder fernbetätigte Verstelleinrichtungen angebracht werden. So kann beispielsweise der gesamte Topf 7 durch Gewinde, Kurven od. dgl. in seiner axialen Lage verstellt werden, oder es können an seinem oberen Rand die Auflagestellen für die Lappen 15 oder die Justierschraube 17 höhenveränderlich ausgebildet werden.

Die Schalteinrichtung kann an Stelle von Ruhekontakten mit Arbeits- oder Umschaltkontakten in beliebiger, an sich bekannter Weise ausgerüstet werden.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Temperaturbegrenzer mit einem Temperaturfühler, der eine Längenveränderung bewirkt, vorzugsweise einem Rohrausdehnungssystem, dessen Innenstab auf einen Dauermagneten einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichung einer vorbestimmten Temperatur der eine Magnetsystemteil (9) durch den die Wärmeausdehnung übertragenden Stab (3) unmittelbar formschlüssig vom zweiten, dabei gegen einen Ruheanschlag (7) und einen Kraftspeicher (18) anliegenden Magnetteil (13,14) weggezogen wird und der vorher z. B. von Hand gespannte Kraftspeicher (18) den nun freigegebenen zweiten Magnetteil (13,14) einschließlich der Betätigungsmittel (25) für die Schaltglieder (23) plötzlich verschiebt.

2. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische System konzentrisch zu der Achse des Fühlerstabes (3) angeordnet ist.

3. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerstab (3) unmittelbar auf die Ankerplatte (9) eines gegen einen Ruheanschlag (7) justierbar anliegenden Dauermagneten (13) einwirkt.

4. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerstab (3) über eine Hebelanordnung auf die Ankerplatte (9) oder einen Dauermagneten (13) einwirkt.

5. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (13) auf einer Magnetträgerplatte (14) befestigt ist.

6. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetträgerplatte (14) bzw. die Ankerplatte (9) mit einem oder mehreren Ansätzen (16) versehen ist, die eine Abstützung und eine Justierung ermöglichen.

7. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetträgerplatte (14) oder die Ankerplatte (9) mit mehreren Ansätzen (15) oder einem umlaufenden Bord versehen ist, die zur Abstützung einer Schraubenfeder dienen.

8. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerstab (3) über eine Federbandgelenk (11,12) auf den Magneten bzw. die Ankerplatte einwirkt.

9. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Federbandgelenk so angeordnet ist, daß die Ankerplatte (9) bzw. der Magnet (13) in der durch die Justierschraube bewirkten Kippachse des magnetischen Systems zu schwingen vermag.

10. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Achse des magnetischen Systems die ein- oder mehrpolige Schaltvorrichtung angebracht ist.

11. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- oder Ausschaltung über eine Isolierstoffbrücke (25) übertragen wird, welche unmittelbar von dem unter Federkraft springenden Magnetsystem bewegt wird.

12. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffbrücke (25) von einem zentral angeordneten Element von Hand betätigt werden kann.

13. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffbrücke (25) mit zwei seitlichen Fortsätzen zur Handbetätigung versehen ist.

14. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffbrücke (25) unmittelbar auf Ruhe- oder Arbeitskontakte oder eine geeignete Kombination derselben einwirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 686124;
schweizerische Patentschriften Nr. 164 021,
271496;
britische Patentschriften Nr. 400 287, 408 133.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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