DE1200414B - Bimetallschaltvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES '/MIWt PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Amneldetag:
Auslegetag:

H02c

Deutsche KL: 21c-40/05

T18701 VIII d/21 c

18. Juli 1960

9. September 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bimetallschaltvorrichtung, insbesondere für Hilfsphasenabschaltung, mit je einem auf einen federnden Kontaktträger angebrachten, beweglichen Ruhe- und Arbeitskontakt, die durch ein zweischenkliges Bimetallglied so Steuerbar sind, daß sie zeitlich nacheinander betätigt werden und daß der Arbeitskontakt bei Überlastung das Bimetallglied kurzschließt, nach Patentanmeldung T18698 VIII d/21 c.

Obwohl diese Schaltvorrichtung schnell zurückgestellt werden kann, so geschieht bei ihr das Schließen und Öffnen der Kontaktpaare doch kriechend. In vielen Fällen ist aber ein besonders schnelles Schließen und öffnen der Kontaktpaare erwünscht. Bei anderen Bimetallschaltern zur Abschaltung von Anlaßwicklungen ist es bereits bekannt, Schnappfedern hierfür zu verwenden, jedoch ist deren Aufbau wesentlich komplizierter. Der Strom wird dabei außerdem über Schneidenlager und flexible Zuleitungen der Schnappfeder zugeführt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Bimetallschaltvorrichtung nach Patentanmeldung T18698VIIId/21c derart weiterzuentwickeln, daß die Kontaktpaare schnappartig geöffnet und geschlossen werden, wobei empfindliche Stromübergänge vermieden und einfach herstellbare Bauelemente verwendet werden sollen.

Gemäß der Erfindung zeichnet sich die Bimetallschaltvorrichtung der genannten Art dadurch aus, daß das Betätigungsende des Bimetallgliedes über eine Isolierverbindung fest mit einer Federzunge des Kontaktträgers verbunden ist, daß die Federzunge über eine Schnappfeder das freie Ende des Kontaktträgers in an sich bekannter Weise betätigt und selbst den Arbeitskontakt trägt.

Die erfindungsgemäße Bimetallschaltvorrichtung erfüllt die an sie gestellten Anforderungen. Sie ist in den gleichen Fällen anwendbar wie die Bimetallschaltvorrichtung nach Patentanmeldung T18698 VIII d/21 c.

Sie hat die gleichen Vorteile wie diese. Mit besonderem Vorteil wird sie bereits als Umschalter in Müllschluckern und als Steuerschalter für Heizeinheiten und Motoren od. dgl. verwendet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ruhekontakt am langen Schenkel des Kontaktträgers angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Arbeitskontakt als Niet ausgebildet, der die Federzunge mit dem Bimetallglied unter Zwischenschaltung der Isolierverbindung mechanisch verbindet.

Bimetallschaltvorrichtung

Zusatz zur Anmeldung: T18698 VIII d/21 c— Auslegeschrift 1192 293

Anmelder:

Texas Instruments Incorporated, Dallas, Tex.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Höger

und Dipl.-Ing. W. Stellrecht M.Sc,

Patentanwälte, Stuttgarts, Uhlandstr.l6

Als Erfinder benannt:

Clifford Allan Bodge, Attleboro, Mass.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 29. Juli 1959 (830 319) - -

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei der Deckel gestrichelt eingezeichnet ist,

Fig. 2 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie 2-2 der F i g. 3,

F i g. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei Teile des Deckels gestrichelt gezeichnet sind,

Fig. 4 eine in größerem Maßstab ausgeführte Seitenansicht einer Einzelheit der Vorrichtung gemäß-Fig. 1,

Fig. 5 eine Teilansicht entsprechend Fig. 3, die zur Verdeutlichung der relativen Bewegung zwischen den Teilen dient,

Fig. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5.

In den F i g. 1 bis 6 ist eine Bimetallschaltvorrichtung gemäß der Erfindung als Ganzes mit 10 bezeichnet. Sie weist ein Unterteil 12 aus einem handeis-

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üblichen, elektrisch isolierenden Kunststoff, wie bei- Schenkeln 62 und 64 des Kontaktarmes .48 und den

spielsweise einem verformbaren Phenolharzmaterial, Hauptwicklungsstrom zu dem Kontaktarm 46. Der

auf. Das Unterteil 12 ist mit einer Vielzahl von senk- Querschnitt der äußeren Schenkelteile 62 und 64 ist

rechten, mit einem randoffenen Ende versehenen ein Minimum und wird durch die Strombelastung

Schlitzen 14,16 und 18 versehen. In diesen Schlitzen 5 bestimmt. Das freie Ende des Kontaktarmes 46 hat

sind die leitenden Anschlußstücke 28, 26 und 30 an- einen größeren Querschnitt von einer solchen Dicke,

geordnet. Das Anschlüßstück 26 trägt einen an seiner daß die Feder 60 richtig betätigt werden kann. Die

oberen Fläche angebrachten Festkontakt 32. In ahn- Feder 60 ist so konstruiert, daß sie den erforderlichen

licher Weise trägt das Anschlußstück 30 einen orts- Kontaktdruck ausübt und Verschweißungen aufbricht,

festen Ruhekontakt 34. io wenn ihre Teilkräfte richtig eingestellt sind. Natürlich

Ferner weist die Vorrichtung 10 als elektrisch lei- könnte auch eine schraubenförmige Druckfeder als tendes Überbrückungsorgan einen Kontaktträger 40 Schnappfeder 60 verwendet werden,
auf, der aus handelsüblichem, elektrisch leitendem Die Vorrichtung 10 weist ferner ein als Ganzes mit Material, wie beispielsweise einer Beryllium-Kupfer- 70 bezeichnetes Bimetallglied auf, das z. B. in be- oder Phosphor-Bronze-Legierung, besteht. Der Kon- 15 kannter Weise aus zwei Lagen 73 und 74 von vertaktträger 40 ist ein im wesentlichen U-förmiges Glied schiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, (s. insbesondere Fig. 3 und 5) mit einem unteren wobei die äußere Lage 73 den höheren Wärmeaus-Schenkel 42 und einem oberen Schenkel 44. Der dehnungskoeffizienten hat.

untere Schenkel 42 ist mit seinem einen Ende elek- Das Bimetallglied 70 hat in Seitenansicht eine im

irisch mit dem Anschlußstück 28, beispielsweise 20 wesentlichen U-förmige Gestalt (s. insbesondere

durch Schweißen, verbunden (s. insbesondere Fig. 2 Fig. 3 und 5) und weist ein oberes und ein unteres

und 6). Der obere Schenkel 44 weist zwei Kontakt- Teilstück 76 und 78 auf. Das Bimetallglied ist auch

arme 46 und 48 auf (s. insbesondere Fig. 3), wobei im wesentlichen in Draufsicht gemäß F ig. 1 U-förmig

der Kontaktarm 46 auch als Federzunge bezeichnet und hat Schenkel 80 und 82 (vgl. insbesondere F i g. 1

wird. 25 und 2). Das eine Ende 81 des Schenkels 80 ist leitend

Am freien Ende des Kontaktarmes 48 ist an der an der unteren Seite des Anschlußstückes 28 befestigt Unterseite ein elektrischer Kontakt 69 angebracht, (s. insbesondere Fig. 6), das Ende 83 des Schenkels der mit dem Kontakt 34 zusammenwirkt. An der 82 ist an der Unterseite des Anschlußstückes 26, beiunteren Fläche des Armes 46 ist an seinem freien spielsweise durch Schweißen, leitend befestigt. Die Ende ein als Niet ausgebildeter Arbeitskontakt 72 30 anderen Enden der Schenkel 80 und 82 treffen sich befestigt, der mit dem stationären Kontakt 32 zusam- an einem Zwischenstück oder Verbindungsstück 84. menwirkt. Das Verbindungsstück 84 des Bimetallgliedes 70 ist

Die Kontaktarme 46 und 48 bestehen aus einem mit dem freien Ende des Kontaktarmes 46 durch den Stück. Am freien Ende des Kontaktarmes 46 ist eine Arbeitskontakt 72 mechanisch verbunden (s. insbe-Kerbe 50 angebracht, in die das eine Ende einer be- 35 sondere F i g. 4). Das Zwischenstück 84 ist dabei von kannten, C-förmigen Schnappfeder 60 eingreift. Das dem Arbeitskontakt 72 und dem Kontaktarm 46 mit freie Ende des Kontaktarmes 48 weist eine Kerbe 52 Hilfe einer elektrischen Isolierverbindung 86 isoliert auf, in die das andere Ende der Schnappfeder 60 in (s. insbesondere F i g. 4). Die Isolierverbindung 86 bekannter Weise eingreift. Die Arme 46 und 48 sind hat ein versenktes Teil 87, in dem der Arbeitskontaktrelativ zueinander beweglich und durch die Feder 60 40 niet 72 angeordnet ist und das von der oberen Fläche in jeweils einer von zwei stabilen Stellungen gehalten. 88 der Isolierverbindung 86 im Abstand ist. Die Die beiden stabilen Stellungen sind in Fig. 3 und 5 obere Fläche 88 der Isolierverbindung 86 dient als ausgezogen dargestellt. Die Feder 60 hält dabei die Anschlagfläche.

Arme 46 und 48 unter Federkraft in einer stabilen Die Isolierverbindung 86 besteht aus einem be-

Stellung, und zwar so, daß sie nicht in der gleichen 45 kannten elektrisch isolierenden Material, wie bei-

Ebene sind (s. insbesondere Fig. 3 und 5). Wenn spielsweise Nylon. Der Kontakt 72 wirkt mit dem

eine ausreichende Kraft auf den Arm 46 entweder Festkontakt 32 zusammen.

nach oben oder nach unten ausgeübt wird (s. Fig. 3), Der Kontaktarm 46, der mit dem Verbindungsso bewirkt die Feder 60 in bekannter Weise, daß sich stück 84 des Bimetallgliedes 70 verbunden ist, beder Arm 48 relativ zum Arm 46 aus einer stabilen 50 wegt sich mit dem Verbindungsstück 84 bei Bewe-Stellung in die andere durch Umschnappen bewegt. gung des letzteren auf Grund bestimmter Temperatur-

Die Feder 60 hat an sich bekannte gebogene Teil- änderungen derart, daß der Kontaktarm 48 aus einer

stücke 61 und 63 (s. insbesondere Fig. 3), die in stabilen Stellung, wie sie beispielsweise in Fig. 3

die Kerben 52 bzw. 50 passen. dargestellt ist, in die entgegengesetzte stabile Stellung

Die Feder60 ist so stark, daß sie einen ausreichen- 55 umschnappt, wie sie ausgezogen in Fig. 5 gezeigt ist.

den Kontaktdruck zwischen den Kontakten 69 und Die Vorrichtung 10 weist ferner eine einstellbare

34 herstellt und eine Umschnappbewegung des Armes Kalibriervorrichtung auf, die allgemein mit 90 be-

48 aus einer Stabilstellung in die andere bewirkt, und zeichnet ist und die zum Kalibrieren des U-förmigen

ist andererseits so schwach, daß die Anwendung einer Bimetallgliedes 70 dient. Die Kalibriervorrichtung 90

Kraft auf den Arm 46 über ein Bimetallglied 70 er- 60 weist eine Einstellschraube auf, die in eine entspre-

folgen kann, um die Umschnappbewegung zwischen chende öffnung am Unterteil 12 eingeschraubt ist.

den Armen zu erreichen. Das obere Ende der Einstellschraube 90 liegt gegen

Der Kontaktarm 48 weist zwei verhältnismäßig die beiden Schenkel 80 und 82 des Bimetallgliedes

schmale Schenkelteile 62 und 64 auf (s. insbesondere 70 an (s. insbesondere Fig. 3, 5 und 6). Die Ein-

F i g. 1). Wenn die Bimetallschaltvorrichtung 10 als 65 stellschraube besteht aus elektrisch isolierendem

Schutzvorrichtung für die Anlaßwicklung eines Ein- Material, bei Drehung dieser Schraube wird das

phasenmotors verwendet wird, so leitet der Kontakt- Bimetallglied 70 deformiert und die ursprüngliche

träger 40 den Anlaßwicklungsstrom zu den äußeren Temperatureinstellung verändert.

Das Unterteil 12 ist mit einer Ausnehmung 92 versehen (s. insbesondere Fig. 2 und 3), so daß sich eine Luftschicht zwischen einem erheblichen Teil des Bimetallgliedes 70 mit dem Unterteil 12 bildet, wodurch der Wärmeübergang reduziert wird.

Das Unterteil 12 weist ferner einen sich quer erstreckenden Vorsprung 94 auf (s. insbesondereFig. 1 und 2). Der Vorsprung 94 ergibt einen Lichtbogenschatten und bewirkt die Bildung eines Spaltes und verhindert die Schaffung eines einen niedrigen Widerstand aufweisenden, elektrischen Weges vom Kontakt 34 zum Anschlußstück 26 oder zum Anschlußstück 28. Ein solcher Kriechstromweg könnte sich durch aus Silber oder anderen Materialien des Kontaktes 69 bestehenden Partikeln bilden, die abgeworfen werden, wenn sich die Kontakte 69 und 34 unter der Schnappwirkung öffnen. Diese abgeschleuderten Teile treffen auf die oberen senkrechten und horizontalen Seiten des Vorsprungs 94, die am nächsten zu den Kontakten 69 und 34 sind und erreichen so nicht die untere innere Ecke 95, die von den Kontakten 69 und 34 entfernt ist. Diese Innenecke stellt damit einen Isolierspalt für Kriechströme dar.

Das Unterteil 12 hat ferner eine sich längs erstreckende Rippe 96 (s. insbesondere Fig. 2 und 3), durch die Kriechstromwege zwischen den Schenkeln 80 und 82 des Bimetallgliedes 70 und zwischen den Anschlußstücken 26 und 28 verhindert werden, die ebenfalls durch abgeschleuderte Silberteile des Kontaktes 69 gebildet werden könnten. Diese Kriech-Stromwege könnten auch durch Schweißspritzer während der Herstellung des Bimetallgliedes 70, der Anschlußstücke 26 und 28 und des Kontaktträgers 40 entstehen, und zwar wenn diese Teile zu einer Untergruppe zusammengesetzt werden. Beim Zusammenbau der Vorrichtung dient die sich längs erstreckende Rippe 96 zusätzlich als Führung. Das Deckelglied 100 hat am Unterteil 12 an der Innenseite eine Schulter 102, die sich um den ganzen Umfang herum erstreckt und die auf eine entsprechende Auflagefläche des Unterteils 12 paßt (s. insbesondere Fig. 3), um die richtige Lage der Gehäuseteile zu sichern. Das Deckelglied 100 wird an dem Unterteil 12 in bekannter Weise, beispielsweise durch Verschrauben, Kleben od. dgl. befestigt.

Das Deckelglied 100 hat einen mit ihm einstückigen, sich nach unten erstreckenden Vorsprung 104 (s. insbesondere F i g. 3 und 5) als oberen Grenzanschlag für den Kontaktarm 48. Durch Änderung der Länge des Vorsprungs 104 können das Temperaturdifferential und die Rückstellmerkmale der Vorrichtung festgelegt werden.

Das Deckelglied 100 weist ferner einen sich nach unten erstreckenden weiteren Vorsprung 106 auf, der mit der Anschlagfläche 88 der Isolierverbindung 86 zusammenwirkt und einen oberen Grenzanschlag für die Aufwärtsbewegung des Bimetallgliedes 70 bildet. Der Vorsprung 106 gibt ferner die Gewähr, daß die Kontakte 69 und 34 einen ausreichenden Kontaktdruck aufweisen.

Die Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 in einem Schutzstromkreis für einen Elektromotor mit Anlaß- und Hauptwicklung entspricht der der Vorrichtung nach dem Hauptpatent.

Durch eine entsprechende Kalibrierung des Bimetallgliedes 70 oder durch Herstellung desselben aus einem Material mit einem hohen elektrischen Widerstand kann die Betriebstemperatur der Vorrichtung bis zu einem Punkt erhöht werden, bei dem seine Betriebsmerkmale durch kleine Änderungen der äußeren Temperatur im wesentlichen nicht mehr beeinflußt werden.

Die Bimetallschaltvorrichtung 10 kann noch mit einem Gegenkontakt am Kontaktarm 48 versehen sein, so daß hierdurch ein dritter Stromkreis geschlossen werden kann, wenn die Anlaßkontakte 69 und 34 geöffnet werden. Diese Anordnung ist besonders wertvoll, wenn z. B. bei elektrischen Hausgeräten wie elektrischen Wäschetrocknern der Heizstromkreis erst dann an Spannung gelegt werden soll, wenn der einen hohen Strom erfordernde Anlaßvorgang beendet ist, um so eine Überlastung des Netzes zu verhindern.

Bei dieser Anordnung würde der Kontaktarm 48 einen nicht dargestellten Kontakt aufweisen, der entgegengesetzt zu Kontakt 69 angeordnet wäre, und der Deckel 100 würde dann mit einem nicht dargestellten, einen Kontakt tragenden Anschlußstück versehen sein.

Die Bimetallschaltvorrichtung 10 weist infolge ihrer Schnappwirkung eine erhöhte Anlaßkontaktlebensdauer im Vergleich zu der Lebensdauer auf, wie sie bei den mit Kriechwirkung arbeitenden Vorrichtungen der Fall ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Bimetallschaltvorrichtung, insbesondere für Hilfsphasenabschaltung, mit je einem auf einem federnden Kontaktträger angebrachten, beweglichen Ruhe- und Arbeitskontakt, die durch ein zweischenkliges Bimetallglied so steuerbar sind, daß sie zeitlich nacheinander betätigt werden und daß der Arbeitskontakt bei Überlastung das Bimetallglied kurzschließt, nach Patentanmeldung T18698 VIIId/21 c, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsende des Bimetallgliedes (70) über eine Isolierverbindung (86, 72) fest mit einer Federzunge (46) des Kontaktträgers (40) verbunden ist, daß die Federzunge (46) über eine Schnappfeder (60) das freie Ende (48, 69) des Kontaktträgers in an sich bekannter Weise betätigt und selbst den Arbeitskontakt (72) trägt.

2. Bimetallschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruhekontakt (69) am langen Schenkel (62) des Kontaktträgers (40) angeordnet ist.

3. Bimetallschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskontakt als Niet (72) ausgebildet ist, der die Federzunge (46) mit dem Bimetallglied (70) unter Zwischenschaltung der Isolierverbindung (86) mechanisch verbindet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 839 221;
französische Patentschrift Nr. 965 147;
USA.-Patentschrift Nr. 2231 463.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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