DE1465436C - Bimetallgesteuertes Gerat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein bimetallgesteuertes Gerät mit einer Bimetallanordnung, bei der ein einziger, fest eingespannter, symmetrisch gebogener Bimetallstreifen die Form einer doppelten Haarnadel hat, von der zwei Schenkel miteinander verbunden sind.

Es gibt eine'große Zahl von bimetallgesteuerten Geräten, insbesondere elektrische Schalter. Sie alle arbeiten mit einem in den verschiedensten Formen gebräuchlichen Bimetallstreifen für die Auslösung irgendeines Vorganges, wobei dieser Bimetallstreifen von der steuernden Temperatur beeinflußt· wird, die beispielsweise durch die Wärme einer Heizwicklung gegeben ist. Dort, wo man. Umgebungseinflüsse,".wie Änderungen der Raumtemperatur, ausschließen und eine'Temperaturkompensation vornehmen wollte,'benutzt man in der Regel einen zweiten Bimetallstreifen, der in irgendeiner Weise dem ersten Bimetallstreifen entgegengeschaltet war.

Es ist aber auch schon bekannt, eine Kompensation der Umgebungstemperatur dadurch zu bewirken, daß der einzige Bimetallstreifen die Form einer doppelten Haarnadel erhält, bei der die Haarnadeln gegensinnig gebogen und zwei Schenkel miteinander verbunden sind. Spannt man das eine Ende des Bimetallstreifen fest ein. so ist die Lage des freien Endes im wesentlichen nur von der steuernden Temperatur, nicht aber von der Umgebungstemperatur, abhängig. Eine solche Bimetallanordnung hat aber eine erhebliche Erstreckung quer zur Längsabmessung.

Des weiteren ist eine nicht kompensierte Bimetallanordnung bekannt, bei der zwei parallele Schenkel über einen Kreisbogen mit größerem Durchmesser als dem Schenkelabstand verbunden sind. In diesem Kreisbogen ist eine Heizquelle, z. B. eine Lampe, untergebracht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bimetallgesteuertes Gerät mit Kompensationswirkung anzugeben, bei dem die Bimetallanordnung eine geringere Erstreckung quer zur Längsabmessung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Haarnadeln gleichsinnig gebogen sind, die Enden des Bimetallstreifens einander benachbart sind und die Abmessung der Bimetallanordnung in Auslenkrichtung des freien Endes klein ist gegenüber^ der Längsabmessung.

Auf diese Weise ergibt sich eine raumsparende Bimetallanordnung, die trotzdem eine gute Temperaturkompensation ermöglicht.

Besonders günstig ist es, wenn die Enden des Bimetallstreifens seitlich, gegeneinander versetzt sind und das freie Ende die Einspannstelle wenigstens teilweise überlappt. Hiermit ist sichergestellt, daß die einzelnen Schenkel tatsächlich gleich lang sind, was zu einer entsprechend guten Kompensation führt. .

Vorzugsweise erfolgt die Beheizung des Bimetallstreifens an dem der Einspannstelle benachbarten Bogen. In dem vom Bogen umschlossenen Raum kann man einen zylindrischen Heizkörper unterbringen, der einen ausreichend großen Teil des Bimetallstreifens beheizt, ohne daß zusätzlicher Platz benötigt wird oder ein Heizdraht auf dem Bimetallstreifen aufgewickelt werden müßte. Da die Beweglichkeit des Bimetallstreifens an dem der Einspannstelle benachbarten Bogen noch nicht sehr groß ist, braucht auch der Heizkörper nur eine sehr geringe Beweglichkeit zu haben.

Besonders empfehlenswert ist die erfindungsgemäße Konstruktion, wenn das freie Ende des Bimetallstreifens das Widerlager für einen unter Federspannung stehenden Schwenkhebel bildet, der dann Schaltkontakte od. dgl. betätigt. Dieser Schwenkhebel wird ausgelöst, wenn das freie Ende senkrecht zur Längserstreckung der Bimetallänordnung wandert, was bei einer steuernden Beheizung der Fall ist. Der Schwenkhebel wird nicht ausgelöst, wenn das freie Ende sich in Richtung der Längserstreckung der Bimetallanordnung verlagert, wie es bei einer Änderung der Umgebungstemperatur.der Fall ist, wenn größere Toleranzen zugelassen werden.

Um die Auslösezeit bzw. die Ansprechtemperatur einstellen zu können,' empfiehlt es sich, den ganzen Bimetallstreifen auf einem durch ein Einstellorgan verstellbaren Träger zu befestigen, durch dessen Hilfe die Lage des freien Endes verändert wird.

Des weiteren ist es vorteilhaft, ein Rückstellglied vorzusehen, das den Schwenkhebel hinter das Widerlager drückt und gleichzeitig über ein zweites Einstellorgan den Träger vom ersten Einstellorgan abhebt.

Durch Veränderung des zweiten Einstcllorgans kann dann die Wiedercinschaltzeit geändert werden.

Es ist zwar bereits bekannt, zwei U-förmig gebogene Bimetallelemente zu einem Streifen zu vcreini-

gen, diesen Streifen einseitig festzuspannen und das freie Ende zum Betätigen eines Ventils zu verwenden. Dieses Gebilde ist aber nicht symmetrisch und dient auch nicht der Temperaturkompensation. Vielmehr werden die beiden U-förmigen Teile für sich getrennt beheizt und deren Verbindung bewirkt lediglich eine Addition der beiden Temperatureinflüsse.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt ίο

F i g. 1 eine Seitenansicht eines elektrischen Umschalters mit der erfindungsgemäßen Bimetallanordnung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A mit einer Unteransicht auf die Bimetallanordnung,

F i g. 3 in schematischer Darstellung die Auslenkung bei Beheizung,

F i g. 4 in schematischer Darstellung die Auslenkung bei erhöhter Raumtemperatur und

F i g. 5 in schematischer Darstellung die Auslenkung bei verminderter Raumtemperatur.

Auf einer Stützplatte 1 ist ein Träger 2 um den Punkt 3 drehbar. Eine Schenkelfeder 4 drückt den Träger gegen eine Einstellschraube 5, die in einem Querlappen 6 der Stützplatte 1 gehalten ist.

Ein Bimetallstreifen 7 ist in Form einer doppelten Haarnadel gebogen und besitzt daher zwei kürzere Schenkel 8 und 9, einen längeren Schenkel 10, der doppelt so lang ist wie die Schenkel 8 und 9, sowie zwei Bögen 11 und 12. Das Ende des Schenkels 8 ist an der Einspannstelle 13 am Träger 2 befestigt. Der Schenkel 9 bildet das freie bewegliche Ende 14. Die beiden Enden 13 und 14 sind seitlich derart gegeneinander versetzt, daß sie sich zum Teil überlappen können. In den der Einspannstelle 13 benachbarten Bogen 11 ist ein Heizwiderstand 15 eingesetzt, der die steuernde Wärme erzeugt.

Das freie Ende 14 bildet das Widerlager für den freien Arm 16 eines Schwenkhebels 17, der um den Punkt 18 drehbar an der Stützplatte 1 befestigt ist. Mit einer Isolierplatte 19 greift der Schwenkhebel unter den federnden Kontakt 20 eines dreiteiligen Kontaktsatzes, der außerdem noch die Kontakte 21 und 22 aufweist. Diese Kontakte sind zusammen mit Anschlußkontakten 23 und 24 für die Zuleitung zu dem Heizkörper 15 in einem Isolierkörper 25 an der Stützplatte 1 befestigt.

Eine Rückstellstange 26 ist in dem Lappen 6 und einem zweiten Lappen 27 der Stützplatte 1 geführt. Sie greift mit einer Kante 28 unter den Stützhebel 17, mit einer Nut 29 an den Kontakt 22 und mit der Spitze 30 unter eine Einstellschraube 31 im Träger 2.

In dem veranschaulichten, nicht erregten Zustand sind die beiden Kontakte 22 und 20 miteinander verbunden. Die Federkraft des Kontaktes 20 drückt den Arm 16 des Schwenkarms 17 gegen das freie Ende 14. Wenn sich infolge Beheizung durch den Widerstand 15 dieses freie Ende 14 nach oben verschiebt, dreht sich der Schwenkarm 17 im Uhrzeigersinn, und der federnde Kontakt 20 kommt mit dem Kontakt 21 in Berührung. Zum Rückschalten wird die Rückstellstange 26 nach oben gedrückt, wodurch der Schwenkhebel 17 in seine ursprüngliche Lage zurückgeführt wird. Gleichzeitig wird der Kontakt 22 angehoben, damit nicht bereits während der Umstellung eine erneute Verbindung zwischen den Kontakten 22 und 20 hergestellt wird. Außerdem wirkt aber die Stange 26 über die Schraube 31 auf den Träger 2, so daß je nach der Stellung dieser Schraube 31 der Träger mehr oder weniger angehoben wird. Auf diese Weise kann man festlegen, bis in weiche Stellung das freie Ende 14 nach der Beheizung wieder zurückgekehrt wird, ehe es erneut als Widerlager dienen kann. Die Schraube 31 bestimmt daher die Wiedereinschaltzeit. Außerdem kann man durch Verdrehen der Schraube 5 den Träger 2 verschwenken, wodurch ebenfalls die Höhe des freien Endes 14 geändert wird. Auf diese Weise läßt sich die Auslösetemperatur bzw. die Auslösezeit einstellen.

Der Wirkungsmechanismus des sich selbst kompensierenden Bimetallgliedes ist in den F i g. 3 bis 5 dargestellt. In F i g. 3 wird bei normaler Raumtemperatur nur der Widerstand 15 beheizt. Demzufolge biegt sich lediglich der Bogen 11 aus, während die Schenkel 8 bis 10 und der Bogen 12 unbeeinflußt bleiben. Infolgedessen geht der Bimetallstreifen aus der gestrichelt veranschaulichten Normallage in die ausgezogene Arbeitsstellung über, bei der das freie Ende 14 gegenüber der Einspannstelle 13 angehoben ist.

In F i g. 4 ist dargestellt, wie sich eine erhöhte Raumtemperatur auswirkt. Die Schenkel 8 und 9 einerseits und der Schenkel 10 andererseits biegen sich in entgegengesetztem Sinn aus. Der Einfluß auf die beiden Bögen 11 und 12 ist gering. Demzufolge bleibt das freie Ende 14 in Höhe der Einspannstelle 13, und es kann keine Auslösung erfolgen. Genau umgekehrt ist es in F i g. 5, wo sich die einzelnen Schenkel infolge Abnehmens der Raumtemperatur in entgegengesetzter Richtung durchgebogen haben.

Die Auslenkrichtung des freien Endes 14 verläuft senkrecht zum Schenkel 9. In dieser Richtung beträgt die Abmessung des gebogenen Bimetallstreifens nur 15 % der Abmessung quer dazu, also in Richtung der Schenkel 8,9 und 10. Es können auch noch größere Abmessungsverhältnisse zugelassen werden; der Grenzwert hängt von der zuzulassenden Toleranz ab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Bimetallgesteuertes Gerät mit einer Bimetallanordnung, bei der ein einziger, fest eingespannter, symmetrisch gebogener Bimetallstreifen die Form einer doppelten Haarnadel hat, von der zwei Schenkel miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Haarnadeln gleichsinnig gebogen sind, die Enden des Bimetallstreifen^ einander benachbart sind und die Abmessung der Bimetallänordnung in Auslenkrichtung des freien Endes klein ist gegenüber der Längsabmessung.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Bimetallstreifens seitlich gegeneinander versetzt sind und das freie Ende die Einspannstelle wenigstens teilweise überlappt. ··......

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Beheizung des Bimetallstreifens an dem der Einspannstelle benachbarten Bogen erfolgt. ' '

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende das Widerlager für einen unter Federspannung stehenden Schwenkhebel bildet.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen auf einem durch ein Einstellorgan verstellbaren Träger befestigt ist. .· .

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückstellglied den Schwenkhebel hinter das Widerlager drückt und gleichzeitig über ein zweites Einstellorgan den Träger vom ersten Einstellorgan abhebt.