DE1286639B

DE1286639B - Thermoschalter mit Schnappwirkung

Info

Publication number: DE1286639B
Application number: DES58495A
Authority: DE
Inventors: Colombo George
Original assignee: Signal Stat Corp
Current assignee: Signal Stat Corp
Priority date: 1957-06-06
Filing date: 1958-06-04
Publication date: 1969-01-09
Also published as: GB850983A; FR1196527A; US2907850A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Thermo- lassen, so daß entweder ein mit einer bestimmten schalter mit Schnappwirkung, welcher einen von Spannung arbeitender Heizstromkreis für die Steueeinem Grundteil an einer außermittigen Zone gehal- rung der Tätigkeit eines weiteren Stromkreises vertenen Schnappflügel aus elastisch verformbarem Werk- wendbar ist, der mit unterschiedlicher Spannung stoff aufweist, der zwei Schnappstellungen einnehmen 5 arbeitet, oder aber ein mit Gleichstrom arbeitender kann und der ein Thermoelement aufweist, das zur Heizstromkreis für die Steuerung eines Anzeigestrom-Steuerung der Bewegungen des Schnappflügels in die kreises verwendet werden kann, der mit Wechselbeiden Schnappstellungen in geeigneter Weise mit strom arbeitet, oder umgekehrt, diesem Schnappflügel verbunden ist und mittels eines Die Erfindung geht dabei aus von einem Thermo-

Heizstromes so erwärmt werden kann, daß durch die io schalter mit Schnappwirkung, welcher einen von abwechselnden Bewegungen des Schnappflügels Kon- einem Grundteil an einer außermittigen Zone gehaltaktpaare für das Ein- und Ausschalten eines Steuer- tenen Schnappflügel aus elastisch verformbarem Stromkreises für einen Verbraucher betätigt werden Werkstoff aufweist, der zwei Schnappstellungen einkönnen. nehmen kann, von denen die erste sich durch die

Die bekannten Ausführungsformen derartiger 15 Abbiegung des Flügels um eine Linie ergibt, die Schalter (USA.-Patent 2 756 304 und britische Patente durch die Diagonale des Flügels mit Abstand von 762 046 und 769 506^ "haben sämtlich den Nachteil, dessen Haltezone am Grundteil hindurch verläuft und daß es nicht möglich ist, den Heizstromkreis für das die mit der Längsachse eines Paares länglicher, Thermoelement und den Steuerstromkreis für den flacher Vertiefungen des Flügels zusammenfällt, Verbraucher jeweils gesondert mit unterschiedlichen 20 welche in der Mittelzone des Flügels einen bestimm-Spannungen arbeiten zu lassen. ten Abstand voneinander aufweisen, während die

Darüber hinaus ist es bei weiteren bekannten Ausfüh- andere Schnappstellung durch, die Abbiegung des rungsformen (deutsches Gebrauchsmuster 1721623) Flügels um eine weitere Linie bestimmt ist, die durch notwendig, eine Kombination eines magnetischen mit die Mittelzone des Flügels verläuft und die die ersteinem Bimetall-Schalter vorzusehen bzw. eine unzu- 25 genannte Abbiegungslinie symmetrisch in der Mittelverlässig arbeitende Übertotpunktfeder durch ein Bi- zone des Flügels kreuzt, und welcher ein Thermometall-Element in Drehung zu versetzen (deutsches element aufweist, das sich in Richtung der genann-Patent 876 376). Weitere bekannte Vorschläge (Lite- ten ersten Abbiegungslinie verlaufend quer über raturstelle »Revue technique automobile«, 8. Jahr- den Schnappflügel erstreckt und an seinen beiden gang 1953, Nr. 91, Seite 843/844) verwenden einen 30 Enden mit diesem Flügel bei jedem Außenende verwickelten und damit störungsanfälligen Aufbau der beiden länglichen Vertiefungen fest verbunden mit durch mechanische Teile zu betätigenden Hebeln ist, so daß der Flügel im kalten Zustand in der gean Stelle eines Schnappflügels bzw. benötigen ver- nannten anderen Schnappstellung gehalten ist, wobei wickelte zusätzliche Magnetstromkreise mit zugeord- die Heizdrahtspule eines Heizstromkreises um den netem Erregerstromkreis oder Dauermagneten (deut- 35 mittleren Teil des vorzugsweise in Form eines Streisches Patent 903 100), im letzteren Fall ebenfalls fens ausgebildeten Thermoelements herumgewickelt unter Verwendung von Hebeln und Federn. Auch ist, so daß das eine Ende dieser Spule mit dem entist ein Unterbrecher bekannt (britisches Patent sprechenden bewegbaren Teil des Flügels bei dem 741933), bei dem ein leitendes Element vorgesehen beweglichen Kontakt eines in diesem Stromkreis einist, das durch seine Ausdehnung infolge Erwärmung 40 geschlossenen Kontaktpaares in elektrischer Verbin- bzw. durch sein Zusammenziehen beim Abkühlen ein dung steht.

Federglied steuert, ^: lim in zwei unterschiedlichen Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß dieses Kon-

Stromkreisen eine Kontaktwirkung zu erzeugen. Die- taktpaar (40, 45) das eine von zwei Kontaktpaaren ses leitende Element ist zu einem Widerstand parallel (40, 45 bzw. 25, 27) für das abwechselnde und unab- und zu einem bewegbaren Kontakt in Reihe geschal- 45 hängige Öffnen und Schließen des Heizstromkreises tet, welch letzterer von dem genannten Federglied bzw. des gesteuerten Stromkreises darstellt, wobei gesteuert wird und der mit festen Kontakten der ge- diese beiden Stromkreise elektrisch voneinander nannten beiden unterschiedlichen Stromkreise zu- isoliert ausgelegt sind, und daß sich der bewegbare sammenwirkt. Die Folge ist, daß der Heizstromkreis . Teil des Flügels (20) an dem einen Ende der vorstets an einer einzigen Stromquelle elektrisch ange- 50 genannten weiteren Biegeliriie (B₂) befindet und in schlossen ist, wobei das Federglied als Schaltelement der Lage ist, den bewegbaren Kontakt (40) im kalten arbeitet, um die beiden gesonderten Stromkreise je- Zustand des Thermoelements (30) mit dem auf dem weils an diese einzige-Stromquelle anzuschließen. So- . Grundteil (10) angebrachten festen Kontakt (45) im weit es in der Thermorelais-Technik bekannt ist Eingriff zu halten, wobei sich der bewegbare Kontakt (britisches Patent 478 853), bei zwei Stromkreisen für 55 (27) des anderen Kontaktpaares (25, 27) des gesteuer-Heizung und Steuerung voneinander isolierte Kon- ten Stromkreises ,an, der bewegbaren Mittelzone des taktpaare vorzusehen, ist es weder möglich noch vor- Flügels (20) befindet, d. h. zwischen den jeweiligen gesehen, diese beiden Stromkreise so gegeneinander Innenenden der länglichen Vertiefungen (21), und im zu isolieren, daß die Arbeitsweise des einen Steuer- kalten Zustand des Thermoelements (30) außer Einkreises von derjenigen des anderen Steuerkreises 60 griff mit dem zugeordneten festen Kontakt (25) dieses völlig unabhängig ist. Stromkreises gehalten ist, und umgekehrt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, unter Zum leichteren Verständnis der Erfindung wird

Vermeidung der Nachteile der bekannten Ausfüh- nachstehend ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel rungsformen für einen Thermoschalter mit Schnapp- derselben beschrieben und an Hand schematischer wirkung die Möglichkeit zu geben, den Heizstrom- 65 Zeichnungen erläutert. Es zeigt kreis für das Thermoelement und den Steuerstrom- Fig. 1 die Draufsicht auf den Schalter des er-

kreis für den Verbraucher mit voneinander unter- findungsgemäßen Ausführungsbeispiels ohne Abdeckschiedlichen Spannungs- oder Stromarten arbeiten zu kappe,

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht des Schalters nach F i g. 1 mit Abdeckkappe, gesehen in Richtung des Pfeiles A der F i g. 1,

F i g. 3 einen Teilschnitt gemäß Linie HI-III der F i g. 2 ohne Abdeckkappe und F i g. 4 eine Ansicht des Schalters von unten her.

Der dargestellte Schalter weist einen im wesentlichen rechteckigen, flachen dielektrischen Grundteil 10 auf, an dem vier Klemmen 11,12, 13 und 14 mittels Nieten 11', 12', 13' und 14' befestigt sind, die durch den Grundteil 10 hindurchreichen. Eine abnehmbare Abdeckkappe 15 sitzt auf einer Schulter 16 auf, die sich um den Umfang des Grundteiles 10 herum erstreckt.

Dieser Schalter umfaßt weiterhin einen recht- ¹S eckigen Schnappflügel 20 aus elektrisch leitendem, elastisch verformbarem Werkstoff, welcher ein Paar länglicher flacher Vertiefungen 21 besitzt, die in der Mittelzone des Flügels 20 einen bestimmten Abstand voneinander aufweisen und entlang einer ersten Dia- ^zo gonale des Flügels 20 verlaufen, so daß ein mittlerer Flächenteil des Flügels 20 unverformt verbleibt. Bei einer ersten ursprünglichen Schnappstellung des Flügels 20 besitzt derselbe die Form eines flachen V entsprechend dem Verlauf der genannten ersten Dia- ²S gonale, wobei diese Diagonale gleichzeitig eine erste Biegelinie B₁ des Flügels 20 darstellt. Mittels eines streifenförmigen Thermoelements 30 kann der Flügel 20 in eine um die andere oder zweite Diagonale des Flügels 20 als zweite Biegelinie B₂ verformte zweite Spannungsstellung ebenfalls leicht V-förmig gebogen werden. Beide Diagonalen und damit die Biegelinien B₁ und B₂ kreuzen sich somit in der unverformt gebliebenen Mittelzone des Flügels 20 und verlaufen symmetrisch zueinander. Der Werkstoff des Thermoelements 30 weist einen verhältnismäßig hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Die beiden Enden des ThermoelementsSO sind bei 5 bzw. T an den Enden der ersten Diagonalen des Flügels 20 mit letzterem fest verbunden. Eine Erwärmung des Thermoelements 30 wird mittels einer Heizdrahtspule 35 von hohem elektrischem Widerstandswert bewirkt, die um den mittleren Teil des Thermoelements 30 herumgewickelt ist.

Der Flügel 20 ist bei P außermittig fest an einem Ende eines C-förmigen Tragbockes 22 aus elektrisch leitendem Metall angebracht, dessen anderes Ende 23 elektrisch und mechanisch mit dem einen Niet 11' verbunden ist. Zwischen den beiden Enden des Bockes 22 ist eine dielektrische Hülse 24 angeordnet. Um diese Hülse 24 ist ein Band 26 aus elektrisch leitendem Metall herumgewickelt, welches einen festen Kontakt 25 hält, der einem bewegbaren Kontakt 27 des Flügels 20 gegenüberliegt. Das Ende des Bandes 26 ist elektrisch und mechanisch mit dem Niet 12' verbunden. Die Kontakte 25 und 27 stehen normalerweise miteinander nicht in Berührung.

Das eine Ende der Heizdrahtspule 35 ist elektrisch und mechanisch mit einem C-förmigen Bock 31 verbunden, der elektrisch und mechanisch mit dem Niet 13' verbunden ist, während das andere Ende dieser Spule 35 elektrisch an einen bewegbaren Kontakt 40 auf dem Flügel 20 angeschlossen ist, wobei sich ein dielektrischer Trennteil 41 zwischen dem bewegbaren Kontakt 40 und dem Flügel 20 befindet. Normalerweise steht der bewegbare Kontakt 40 mit einem festen Kontakt 45 in Berührung, der elektrisch mit einem C-förmigen Bock 46 verbunden ist, welcher elektrisch und mechanisch mit dem Niet 14' in Verbindung steht.

Gemäß F i g. 1 ist die Klemme 11 an die ungeerdete Klemme einer Batterie 50 angeschlossen, deren andere Klemme an Erde oder Masse liegt. Die Klemme 12 ist über einen Verbraucher 51 geerdet oder an Masse gelegt. Die Klemme 13 kann über einen Schalter 52 mit einer geerdeten Batterie 53 verbunden werden. Die Klemme 14 ist über einen Verbraucher 54 geerdet oder an Masse gelegt.

Die Arbeitsweise ist folgende:

Wird der genannte Schalter 52 geschlossen, dann fließt Strom durch die Heizdrahtspule 35, so daß das Thermoelement 30 erwärmt wird. Wenn der Strom durch die Heizdrahtspule 35 fließt, dann dehnt sich das Thermoelement 30 aus, bis sich in einem bestimmten Zeitpunkt plötzlich die Schnappstellung des Flügels 20 ergibt, in welcher sich der bewegbare Kontakt 40 schlagartig vom festen Kontakt 45 löst, so daß auch bei betätigtem Schalter 52 kein Heizstrom innerhalb der Heizdrahtspule 35 fließen kann. Das Thermoelement 30 zieht sich dadurch wieder zusammen und bewirkt ein schlagartiges Zusammenführen der genannten beiden Kontakte 40 und 45, so daß wiederum Heizstrom fließen kann. Dieses Spiel wiederholt sich so lange, wie der Schalter 52 geschlossen ist.

Die beiden Schnappstellungen des Flügels 20 dienen dazu, das andere Kontaktpaar 25, 27 zu schließen bzw. zu öffnen, um hierdurch den Steuerstromkreis für einen bestimmten Verbraucher zu betätigen. Gemäß F i g. 2 und 3 liegen diese beiden Kontakte 25, 27 nicht aufeinander, solange sich das Thermoelement 30 in seinem kalten Zustand befindet. Erst durch die Erwärmung des Thermoelements 30 erfolgt ein schlagartiges Zusammenführen der beiden Kontakte 25 und 27. Wird durch Abheben der Kontakte 40, 45 voneinander das Thermoelement 30 wieder abgekühlt, dann tritt ein schlagartiges Lösen der Kontakte 25, 27 voneinander ein.

Claims

Patentansprüche:

1. Thermoschalter mit Schnappwirkung, welcher einen von einem Grundteil an einer außermittigen Zone gehaltenen Schnappflügel aus elastisch verformbarem Werkstoff aufweist, der zwei Schnappstellungen einnehmen kann, von denen die erste sich durch die Abbiegung des Flügels um eine Linie ergibt, die durch die Diagonale des Flügels mit Abstand von dessen Haltezone am Grundteil hindurch verläuft und die mit der Längsachse eines Paares länglicher, flacher Vertiefungen des Flügels zusammenfällt, welche in der Mittelzone des Flügels einen bestimmten Abstand voneinander aufweisen, während die andere Schnappstellung durch die Abbiegung des Flügels um eine weitere Linie bestimmt ist, die durch die Mittelzone des Flügels verläuft und die die erstgenannte Abbiegungslinie symmetrisch in der Mittelzone des Flügels kreuzt, und welcher ein Thermoelement aufweist, das sich in Richtung der genannten ersten Abbiegungslinie verlaufend quer über den Schnappflügel erstreckt und an seinen beiden Enden mit diesem Flügel bei jedem Außenende der beiden länglichen Vertiefungen fest verbunden ist, so daß der Flügel im kalten Zustand in der genannten anderen Schnapp-

stellung gehalten ist, wobei die Heizdrahtspule eines Heizstromkreises um den mittleren Teil des vorzugsweise in Form eines Streifens ausgebildeten Thermoelements herumgewickelt ist, so daß das eine Ende dieser Spule mit dem entsprechenden bewegbaren Teil des Flügels bei dem beweglichen Kontakt eines in diesem Stromkreis eingeschlossenen Kontaktpaares in elektrischer Verbindung steht, dadurchgekennzeichnet, daß dieses Kontaktpaar (40, 45) das eine von zwei Kontaktpaaren (40, 45 bzw. 25, 27) für das abwechselnde und unabhängige Öffnen und Schließen des Heizstromkreises bzw. des gesteuerten Stromkreises darstellt, wobei diese beiden Stromkreise elektrisch voneinander isoliert ausgelegt sind, und daß sich der bewegbare Teil des Flügels (20) an dem einen Ende der vorgenannten weiteren Biegelinie (B₂) befindet und in der Lage ist, den bewegbaren Kontakt (40) im kalten Zustand des Thermoelements (30) mit dem ao auf dem Grundteil (10) angebrachten festen Kontakt (45) im Eingriff zu halten, wobei sich der bewegbare Kontakt (27) des anderen Kontaktpaares (25,27) des gesteuerten Stromkreises an der bewegbaren Mittelzone des Flügels (20) befindet, d. h. zwischen den jeweiligen Innenenden der länglichen Vertiefungen (21), und im kalten Zustand des Thermoelements (30) außer Eingriff mit dem zugeordneten festen Kontakt (25) dieses Stromkreises gehalten ist, und umgekehrt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundteil (10) aus dielektrischem Werkstoff besteht und daß der Flügel

(20) aus elektrisch leitfähigem Werkstoff besteht und in den gesteuerten Stromkreis eingeschaltet ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (20) auf einem elektrisch leitenden C-förmigen Tragbock (22) außermittig (bei P) befestigt ist, der sich in dem gesteuerten Stromkreis befindet.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Kontakt (40) des Kontaktpaares (40, 45) am Flügel (20) isoliert angebracht ist.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Kontakt (25) des Kontaktpaares (25,27) am Tragbock (22) isoliert befestigt ist.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundteil (10) vier Klemmen (11,12,13,14) aufweist, von denen eine Klemme (13) im Heizstromkreis enthalten und eine weitere Klemme (11) mit dem Tragbock (22) elektrisch verbunden ist, während der feste Kontakt (45) des Kontaktpaares (40,45) und der feste Kontakt (25) des Kontaktpaares (25,27) mit den weiteren Klemmen (14,12) elektrisch in Verbindung stehen.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizdrahtspule (35) aus einem Werkstoff mit hohem elektrischem Widerstandswert besteht und die Verbindung zwischen der genannten einen Klemme (13) des Grundteiles (10) und dem bewegbaren Kontakt (40) des Kontaktpaares (40, 45) bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen