DE1490749B1 - Elektrischer Thermoschalter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Thermo- F i g. 7 einen Schnitt nach Linie 7-7 der F i g. 6,

schalter mit einem mindestens teilweise aus elektrisch F i g. 8 einen Schnitt durch eine weitere Aus-

und thermisch leitendem Material bestehenden Ge- führungsform einer Verschlußbaugruppe, wie sie bei

häuse, in dem sich ein stationärer Kontakt und ein dem Thermoschalter gemäß Fig. 1 bis 5 verwendet

mit diesem zusammenwirkender beweglicher Kontakt 5 werden kann,

befindet, der auf einem Bimetallschnappglied befestigt F i g. 9 einen Schnitt nach Linie 9-9 der F i g. 8.

ist, dessen Ringrand sich in einem Ringraum des Ge- In dem Äusführungsbeispiel nach F i g. 1 bis 7 ist

häuses befindet und auf das eine elektrisch leitende mit 10 als Ganzes ein Thermoschalter bezeichnet,

Feder wirkt, die sich gegen das Gehäuse abstützt. der hermetisch abgedichtet ist, auf Wärme anspricht

Es ist bereits ein elektrischer Thermoschalter be- ίο und mit Schnappwirkung arbeitet,
kannt, der ein zweiteiliges, flaches, metallisches Ge- Der Thermoschalter 10 weist ein napfförmiges häuse mit einer inneren Umfangsrinne aufweist. In Gehäuse 12 auf, das aus einem gut elektrisch und einem Gehäuseteil ist isoliert ein ortsfester mittlerer thermisch leitenden Material, wie beispielsweise kalt-Kontakt befestigt, der mit einem beweglichen Kon- gewalztem Stahl, hergestellt ist. Das Gehäuse 12 hat takt zusammenwirkt, der in der Mitte einer Bimetall- 15 einen sich am Umfang erstreckenden Flansch 40. In schnappfeder befestigt ist, die mit ihrem Außenrand elektrisch leitender Berührung mit dem Boden des in die Umfangsrinne eingreift. In der dem ortsfesten Gehäuses 12 und gehalten von diesem Boden ist eine Kontakt zu konkaven Ruhelage der Schnappfeder gewellte Feder 14 aus Federmaterial angeordnet, die sind die Kontakte in Öffnungsstellung. Ferner ist eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit aufSpiralfeder zusammen mit dem beweglichen Kontakt 20 weist. Ein geeignetes Material ist beispielsweise an der Schnappfeder befestigt, die mit ihren Armen Beryllium-Kupfer. Die Feder 14 hat einen Durchständig die den ortsfesten Kontakt tragende Ge- messer, der ziemlich genau dem Innendurchmesser häusehälfte berührt. Diese Feder sichert einen des napfartigen Gehäuses 12 entspricht. Wie deutdauernden elektrischen Kontakt in der Schließ- Hch aus F i g. 6 und 7 zu ersehen ist, ist die Feder 14 Stellung zwischen dem ortsfesten Kontakt und dem 25 gewellt, wobei die hohen Stellen bei 15 und die tiefen Gehäuse, so daß eine Funkenbildung am Außenrand Stellen bei 17 angedeutet sind. Auf der Feder 14 ruht der Schnappfeder verhindert wird. Dieser Thermo- eine thermostatische, bimetallische, das Schnappglied schalter hat den Nachteil, daß bei der unvermeid- bildende Schnappscheibe 16. Das Bimetallschnapplichen Kriechbewegung vor dem Umschnappen der glied 16 ist mit einem nicht abwickelbaren, de-Kontaktdruck durch diese Spiralfeder abnimmt und 30 formierten Teil versehen, der die Schnappwirkung die Kriechbewegung durch diese Feder noch unter- ergibt und einen Durchmesser hat, der im wesentstützt wird (USA.-Patentschrift 2 811 611). liehen gleich dem der Feder 14 ist. Wie deutlich aus

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, F i g. 4 hervorgeht, ist ein elektrischer Kontakt 18, einen Thermoschalter zu schaffen, der einen erheb- beispielsweise durch Schweißen, mit dem Bimetalllichen Kontaktabstand bis zum Umschnappen auf- 35 schnappglied 16 an einem mittleren Teil desselben weist und bei dem ständig auch bei der anfänglichen befestigt, so daß er sich zusammen mit dem Bi-Kriechbewegung ein ausreichender Kontaktdruck metallschnappglied 16 bewegt,
vorhanden ist. Diese Aufgabe wird bei dem eingangs Das Bimetallschnappglied 16 weist ferner eine erwähnten Thermoschalter gemäß der Erfindung da- Verschlußbaugruppe auf, die als Ganzes mit 20 bedurch gelöst, daß der Rand der entgegengesetzt zum 40 zeichnet ist (s. F i g. 2 und 5). Die Verschlußbaustationären Kontakt vorgesehenen Feder im Ring- gruppe 20 hat eine mit einem Flansch versehene raum angeordnet ist und dieser letztere in Be- Hülse 22, die aus einem gut wärme- und elektrisch wegungsrichtung des Bimetallschnappglieds so groß leitenden Material, wie beispielsweise Kohlenstoffist, daß dessen Rand beim Umschnappen einen vor- stahl, hergestellt ist. Die Hülse 22 weist neben ihrem bestimmten Weg in Schnapprichtung zurücklegen 45 Ende einen ringförmigen radialen Flansch 28 auf. kann. Durch diesen Weg in Schnapprichtung wird Ein elektrisch leitendes metallisches Rohrstück 26, der Kontaktabstand erhöht, und die im Ringraum beispielsweise aus einer Nickel-Eisen-Legierung, ist mit ihrem Rand angeordnete Feder versucht die in einem Gehäusedeckel 24 eingesetzt und einge-Kontakte ständig gegeneinander anzupressen und gössen, der seinerseits in der Hülse 22 eingegossen hält so in Schließstellung der Kontakte dauernd 50 oder mit dieser verbunden ist.
einen ausreichenden Kontaktdruck auch bei Auf- Die hermetische, aus Glas und Metall bestehende treten einer Kriechbewegung aufrecht. Dadurch ist Abdichtung für die Verschlußbaugruppe 20 kann dieser Thermoschalter gegen Erschütterungen be- auch eine sogenannte Anpaßabdichtung oder eine sonders unempfindlich. Druckabdichtung sein. Wenn eine Anpaßabdichtung

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des 35 verwendet wird, so sollte das Material für die Hülse Gegenstandes nach den Ansprüchen dargestellt. Es 22 so gewählt werden, daß sein thermischer Auszeigt dehnungskoeffizient ähnlich dem des Gehäusedeckels

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Thermoschalter, ist.

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1 Wie aus F i g. 2 deutlich hervorgeht, steht das

mit dem Schalter in Kontaktschließstellung, 60 Rohrstück 26 über den Gehäusedeckel 24 und die

Fig. 3 einen Teilschnitt entsprechend Fig. 2 mit Hülse 22 hervor und ist im Abstand und elektrisch

dem Schalter in Kontaktoffenstellung, isoliert zur Hülse 22 angeordnet.

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2, Das Rohrstück26 nimmt teleskopartig ein elek-

Fig. 5 eine auseinandergezogene Ansicht des irisch leitendes Anschlußglied30 auf, das aus einem

Thermoschalters gemäß F i g. 2, 65 gut elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise

F i g. 6 eine Draufsicht auf eine wellenförmige einer Silberlegierung, hergestellt ist. Das Anschluß-Federscheibe, wie sie im Thermoschalter gemäß glied 30 wird in sattem Gleitsitz innerhalb des Rohr-F i g. 1 bis 5 verwendet wird, Stückes 26 aufgenommen und hat einen ortsfesten

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elektrischen Kontakt 32, der mit einem beweglichen beim Umschnappen aus der Kontaktschließstellung Kontakt 18 zusammenwirkt. Das Anschlußglied 30 gemäß F i g. 2 in die Kontaktoffenstellung gemäß wird relativ zum Rohrstück 26 so bewegt, daß der F i g. 3 an. Die Feder 14 liegt ringförmig gegen den Abstand zwischen den Kontakten 18 und 32 einge- Umfangsteil des Bimetallschnappglieds 16 an und stellt und gegen die Mitte des Bimetallschnappgliedes 5 versucht ständig, den Umfangsteil des Bimetall-16 (wenn dieses in der Stellung gemäß F i g. 2 ist) schnappglieds 16 nach oben in Berührung mit dem zur Kalibrierung des Thermoschalters 10 verändert Anschlag 48 zu drücken. Die Feder 14 beeinflußt wird. Das Rohrstück 26 wird dann um das An- durch Anliegen gegen den Umfangsteil des Bimetallschlußstück 30, wie bei 34 angedeutet, herum de- schnappglieds 16 kaum die Umschnappcharakteristik formiert und mit dem Anschlußstück 30, wie bei 36 io und die Arbeitstemperatur des Bimetallschnappangedeutet, am Umfang verschweißt, um die Teile in glieds. Die Feder 14 weist vorzugsweise eine niedrige endgültig zusammengebautem kalibriertem Zustand Federkonstante auf. In dem Ausführungsbeispiel ist zu halten. Gegebenenfalls kann die Deformierung eine geeignete Federkonstante von der Größen-(bei 34) und das Anschweißen (bei 36) auch auto- Ordnung von 0,9 bis 2,7 kg/cm verwendet worden, matisch in einer einzigen kombinierten Operation 15 Die niedrige Federkonstante ist vorzugsweise desdurchgeführt werden. Der über das Rohrstück 26 wegen gewählt, weil hierdurch der Einfluß der Feder hinaus vorstehende Teil des Anschlußstückes 30 (der 14 auf die Schnappcharakteristik und die Wirkung bei 38 angedeutet und in gestrichelten Linien in des Bimetallschnappglieds 16 herabgesetzt wird und F i g. 2 eingezeichnet ist) fließt beim Schweißen (wie eine größere Abstandstoleranz zwischen dem Anbei 36 angedeutet) über das Ende des Rohrstückes ao schlag 48 und dem Boden des napf artigen Gehäuses 26, um so eine ballige Form (s. F i g. 2) zu ereichen, 12 möglich ist, wodurch die Notwendigkeit, teuere wodurch die hermetische Abdichtung des Thermo- und genau maßgerechte Teile auszuwählen, entfällt, schalters 10 verbessert wird. Die üblichen Mittel, um unerwünschte Kontakt-

Wie deutlich aus F i g. 5 hervorgeht, kann der Zu- betätigung durch Kriechwirkung vor dem Umsammenbau des Thermoschalters 10 durch folgende 25 schnappen zu verhindern, wie sie beispielsweise bei einfache Schritte durchgeführt werden: Die Feder 14 den größeren, mit Schnappwirkung arbeitenden Vorwird im Gehäuse 12 so angeordnet, daß sie auf dem richtungen im allgemeinen verwendet werden, sind Boden des Gehäuses aufliegt. Das Bimetallschnapp- bei Kleinstkonstruktionen dieser Art meist nicht zu glied 16 wird in das Gehäuse 12 so eingesetzt, daß es benutzen.

dort auf der Feder 14 ruht, wo der bewegliche Kon- 30 Das Bimetallschnappglied 16 wirkt mit der Feder takt 18 nach oben gemäß F i g. 5 zeigt. In teleskop- 14 zusammen, um das Bimetallschnappglied daran artiger Weise wird das Anschlußglied 30 innerhalb zu hindern, durch Kriechwirkung vor dem Umdes Rohrstückes 26 angeordnet, die Hülse 22, der schnappen die Kontakte 18 und 32 zu öffnen. Des-Gehäusedeckel 24, das Rohrstück 26, das Anschluß- halb eignet sich der Thermoschalter 10 auch in beglied 30 in das Gehäuse 12 eingesetzt und der 35 sonderer Weise für eine Kleinstkonstruktion. Der Flansch 28 mit dem Flansch 40 durch Umfangs- Thermoschalter wurde schon mit folgenden Kleinstverschweißen am ganzen Umfang verbunden. An- maßen gebaut: 4,83 mm im Durchmesser (ausschließschließend wird das Anschlußglied 30 innerhalb des lieh des Anschlußstückes 44) und 3,585 mm Höhe Rohrstückes 26 in seine eingestellte, kalibrierte Lage (ausschließlich der Höhe des Anschlußgliedes 30). verschoben. Dann wird das Rohrstück 26 mit dem 40 Die Tatsache, daß eine Anzahl von Elementen des Anschlußglied 30 eingedrückt und verschweißt, wie Thermoschalters 10 Mehrfachfunktionen ausübt, bei 34 und 36 angedeutet, um so die Teile in end- trägt bedeutsam zur Schaffung einer einfachen, ein gültig zusammengebautem, kalibriertem Zustand zu Minimum an Teilen aufweisenden Konstruktion bei, halten. Die Verschweißung zwischen den Flanschen die in besonderer Weise für den Kleinstbau geeignet 28 und 40 und zwischen dem Rohrstück 26 und dem 45 ist. Beispielsweise wirkt die Verschlußbaugruppe 20 Anschlußglied 30 dient dazu, um die hermetische zusätzlich zu den oben beschriebenen Funktionen Abdichtung des Thermoschalters 10 zu vervoll- noch mit der Feder 14 zusammen, die ständig das ständigen. Bimetallschnappglied 16 in Berührung mit dem An-

F i g. 2 zeigt den Thermoschalter 10 in diesem zu- schlag 48 zu bewegen versucht, um so die Kontakte sammengebauten, kalibrierten und hermetisch abge- 50 18 und 32 in Offen- oder Schließstellung nach dem dichteten Zustand. Beim Thermoschalter 10 ergibt Umschnappen des Bimetallschnappglieds in die Lage sich ein elektrischer Stromweg von dem Anschluß- nach F i g. 3 zu halten. Dieses Zusammenwirken zwiglied 30 über Kontakt 32, Kontakt 18, das Bimetall- sehen der Feder 14, dem Bimetallschnappglied 16 schnappglied 16, die elektrisch leitende Feder 14 zu und dem Anschlag 48 ergibt zusätzlich einen verdem elektrisch leitenden Gehäuse 12. Das Gehäuse 55 besserten und erhöhten Widerstand gegen Vibra-12 hat noch ein vorstehendes Anschlußstück 44, das tionen und Stöße. Dabei wird ein maximaler oder zum Herstellen einer elektrischen Verbindung, bei- mindestens ein erheblicher Kontaktabstand gewährspielsweise mit Hilfe einer Leitung 45 (s. F i g. 2) leistet, wenn das Bimetallschnappglied in dem Zudient. Das Gehäuse 12 und das Anschlußstück44 stand gemäß Fig. 3 ist. Ferner dient dies dazu, um können goldplattiert sein, um die elektrische Leit- 60 den gewünschten Kontaktdruck zwischen den Konfähigkeit zu verbessern. takten 18 und 32 in der in F i g. 2 dargestellten

Die Hülse 22 weist einen Umfangsteil 46 auf, der Kontaktschließstellung aufrechtzuerhalten. Außerdem über den Gehäusedeckel 24 und das Gehäuse 12 hin- ergibt sich hierdurch eine gute elektrische Vereinragt. Die Bodenkante des Umfangsteils 46 ergibt bindung zwischen dem Bimetallschnappglied 16 und einen ringförmigen Anschlag 48, der neben dem Um- 65 dem elektrisch leitenden Gehäuse 12 und eine gute fangsteil des Bimetallschnappglieds 16 angeordnet ist Wärmeübertragung zwischen dem Gehäuse 12 und und mit diesem zusammenwirken kann. Das Bi- dem Bimetallschnappglied 16, so daß ein rasches metallschnappglied 16 liegt gegen den Anschlag-48 thermisches Ansprechen erfolgt. Der Thermoschalter

10 ist damit verhältnismäßig unempfindlich gegen die Art seiner Lagerung.

Somit vermeidet man die Notwendigkeit, das Bimetallschnappglied 16 durch irgendwelche Montagemittel oder Trägermittel fest anzuordnen. Ein Faktor, der im besonderen beim Kleinstbau von Schaltern bedeutsam ist und zugleich ein günstiges Mittel zur Kalibrierung und zum Verhüten einer Kriechöffnung der Kontakte vor dem Umschnappen darstellt. Zwar wurde bisher eine bestimmte Form einer Feder 14 beschrieben und dargestellt, doch sei darauf hingewiesen, daß auch andere Formen von elektrisch leitenden Federgliedern zur Anlage gegen den Umfangsteil des Bimetallschnappglieds und zum Andrücken derselben gegen den Anschlag 48 vorgesehen sein können.

Die Kalibrierung des Thermoschalters 10 kann durch eine Kalibrierung der Verschlußbaugruppe vor dem Anschweißen am Gehäuse 12 vorgenommen werden. In F i g. 8 und 9 ist eine zweite Ausführungs- ao form der Verschlußbaugruppe dargestellt, die als Ganzes mit 20' bezeichnet ist und die in einem geeigneten Thermoschalter mit Erfolg verwendet werden kann. Die Verschlußbaugruppe 20' arbeitet mit einer Druckabdichtung und weist eine Hülse 22' auf, die im wesentlichen ähnlich der Hülse 22 ist, jedoch eine wesentlich größere Wandstärke als die Hülse 22 hat. Der untere Umfangsteil 46' der Hülse 22' ist abgeschrägt, wie bei 70 angedeutet, um so eine relativ schmale Anschlagfläche 48' zu schaffen, die in ihrer Funktion dem Anschlag 48 der Hülse 22 entspricht.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Bimetallschnappglied rasch aus einer gewölbten Lage in die entgegengesetzte Lage umschnappt. Das schnelle Umschnappen tritt mindestens zum Teil infolge von temperaturbeeinflußten Spannungen des Bimetallschnappglieds ein, die bei Änderung, beispielsweise Erhöhung der Temperatur schließlich ein sehr rasches und heftiges Umschnappen des Bimetallschnappglieds ergeben. Der Umfangsteil des Bimetallschnappglieds hat die Tendenz, den übrigen Teil des Bimetallschnappglieds vom einfachen Abflachen oder Ausbiegen abzuhalten, bis dann die durch die Temperatur hervorgerufenen Spannungen so groß werden, daß das Bimetallschnappglied rasch und heftig gegen den ringartigen Umfangsteil schnappt. Die Höhe des Widerstandes gegen das Umschnappen entsprechend dem Umfangsteil des Bimetallschnappglieds wird durch die von den Scheibenhaltemitteln ausgeübten Kräfte und ferner durch den Angriffspunkt dieser Kräfte an dem Bimetallschnappglied beeinflußt. Es ist einleuchtend, daß die Änderung der Kräfte auf den Umfangsteil und die Änderung des Angriffspunktes auf die Umfangsteile des Bimetallschnappglieds die Arbeitscharakteristik desselben beeinflußt. Die verhältnismäßig kleine Anschlagfläche 48' wird deshalb bevorzugt für die Verkleinerung der Wirkung des Anschlags 48 in bezug auf die Arbeitstemperatur und die Umschnappcharakteristik des Bimetallschnappglieds 16 verwendet.

Die Verschlußbaugruppe 20' weist ferner ein Rohrstück 26 und ein Anschlußglied 30 auf, das einen stationären Kontakt 32 ergibt, wobei die einzelnen Teile identisch mit den entsprechenden Teilen der Verschlußbaugruppe 20 sind. Die Verschlußbaugruppe 20' weist ferner einen Gehäusedeckel 24' auf, der eine Glas-Metall-Abdichtung zwischen der Hülse 22' und dem Rohrstück 26 in der Art einer Druckabdichtung ergibt, die durch bekannte Verfahren hergestellt werden kann.

Die Verschlußbaugruppe 20' unterscheidet sich von der Verschlußbaugruppe 20 darin, daß vor dem Befestigen derselben am Gehäuse 12 das Anschlußstück 30 festgelegt und in eine eingestellte, kalibrierte Lage dadurch gebracht wird, daß die untere Oberfläche des stationären Kontaktes 32 in einem vorbestimmten Abstand (in F i g. 8 bei A angedeutet) von der Anschlagfläche 48' festgelegt wird. Die Tiefe des Einschiebens des Anschlages 48 in das Gehäuse 12 ist durch Anlage des Flansches 28' gegen den Gehäuseflansch 40 festgelegt und begrenzt. Diese Tiefe wird so ausgewählt, daß der Abstand zwischen dem Anschlag 48 und dem Boden des Gehäuses die Vielfachfunktionen im Zusammenwirken zwischen der Feder 14, dem Bimetallschnappglied 16 und dem Anschlag 48 (oder 48') ergeben. Ferner wird der Abstand A so ausgewählt, daß beim Einsetzen der vorkalibrierten Verschlußbaugruppe 20' in das Ge- j häusel2 und Befestigen derselben der stationäre | Kontakt 32 mit dem beweglichen Kontakt 18 (in dem in F i g. 2 dargestellten Zustand) zusammenwirkt, um den gewünschten Kontaktdruck zwischen diesen Kontakten zu ergeben und das Bimetallschnappglied 16 (in dem Zustand nach F i g. 2) so zu spannen, daß die entsprechende thermostatische Wirkung bei der gewünschten Arbeitstemperatur sich ergibt. Das Kalibrieren, das Eindrücken (wie bei 34 angedeutet) und das Anschweißen (bei 36) können zweckmäßigerweise durch automatische Mittel erfolgen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Thermoschalter mit einem mindestens teilweise aus elektrisch und thermisch leitendem Material bestehenden Gehäuse, in dem sich ein stationärer Kontakt und ein mit diesem zusammenwirkender beweglicher Kontakt befindet, der auf einem Bimetallschnappglied befestigt ist, dessen Ringrand sich in einem Ringraum des Gehäuses befindet und auf das eine elektrisch leitende Feder wirkt, die sich gegen das { Gehäuse abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der entgegengesetzt zum stationären Kontakt (32) vorgesehenen Feder (14) im Ringraum angeordnet ist und dieser letztere in Bewegungsrichtung des Bimetallschnappglieds (16) so groß ist, daß dessen Rand beim Umschnappen einen vorbestimmten Weg in Schnapprichtung zurücklegen kann.

2. Elektrischer Thermoschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (14) ringförmig ist.

3. Elektrischer Thermoschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (14) gewellt ist.

4. Elektrischer Thermoschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum durch die Wand eines napfförmig ausgebildeten Gehäuses (12) und eine hierin eingesetzte Hülse (22) gebildet ist.

5. Elektrischer Thermoschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre Kontakt (32) an einem zylindrischen Anschlußglied (30) befestigt ist, das in einem im Gehäusedeckel (24) be-

festigten, dem Anschlußglied (30) entsprechenden Rohrstück (26) angeordnet ist, und daß das Anschlußglied (30) im Rohrstück (26) zur Kalibrierung verschiebbar und anschließend befestigbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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