DE1588881C - Thermoschalter - Google Patents

Description

das Thermoglied und der den beweglichen Kon() ih

ortsfeste Kontakt (40) an einem Ende eines starren Kontaktarmes (32) angeordnet ist, der sich parallel und in gleicher Richtung zu dem Schnappglied (56) erstreckt.

2. Thermoschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (44) und das Heizelement (52) eine Streifenform aufweisen.

3. Thermoschalter nach Anspruch 1 oder 2, da-

einetn ortsfesten Kontakt zusammenwirkenden beweglichen Kontakt trägt. Die drei Streifen sind damit in einer ungefähren Z-Form angeordnet. Durch diese

takt (60) tragende Schenkel als thermostatisches 15 Konstruktion wird ein langsameres öffnen und Schnappglied (56) ausgebildet ist, und daß der Schließen und außerdem durch eine Abwälzbewe-

— - - gung eine gewisse Selbstreinigung der Kontakte er

reicht (USA.-Patentschrift 2 004 963).

Bekannt ist ferner,, parallel zu einer Bimetallscheibe ein Heizelement anzuordnen und durch dieses den Strom der Hauptwicklung eines Einphasen-Wechselstrommotors hindurchzuschicken, wodurch eine entsprechend, kräftige Erwärmung der Bimetallscheibe eintritt und diese mit Sicherheit nach kurzer

durch gekennzeichnet, daß das Schnappglied (56) 25 Zeit über die von ihr betätigten Kontakte die Anlaßin Längsrichtung des Gehäuses länger als in wicklung nach Anlauf des Motors abschaltet (USA.-Querrichtung breit ist. Patentschrift 3 004 203).

4. Thermoschalter nach einem der vorherge- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anordnung der stromdurchflossenen Teile den am Tragarm (44) ein Anschlag (45) zur Begren- 30 beim öffnen und Schließen der Kontakte auftretenzung der Bewegung des Schnappgliedes (56) an- den Lichtbogen fortzublasen und damit den ungüngebracht ist. ■ stigen Einfluß des Lichtbogens auf ein Minimum her-

5. Thermoschalter nach, einem der vorherge- abzusetzen und insbesondere die Anschlußstellen henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß "nicht zu gefährden. Diese Aufgabe wird bei dem eindas Gehäuse (12) elektrisch und thermisch lei- 35 gangs erwähnten Thermoschalter gemäß der Erfintend ist. dung dadurch gelöst, daß der an einem Ende einge-

6. Thermoschalter nach einem der vorherge- spannte Schenkel des Thermogliedes als starrer Traghenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß arm, der sich im wesentlichen diagonal erstreckende das Gehäuse (12) napf- oder rohrförmig ist und Schenkel als Heizelement für das Thermoglied und ein geschlossenes (14) und ein offenes (16) Ende ₄₀ der den beweglichen Kontakt tragende Schenkel als hat. thermostatisches Schnappglied ausgebildet ist, und

. daß der ortsfeste Kontakt an einem Ende eines starren Kontaktarmes angeordnet ist, der sich parallel und in gleicher Richtung zu dem Schnappglied erstreckt.

Wie- sich durch Versuche bestätigt hat, wird bei einer solchen Anordnung ein entstehender Lichtbogen besonders wirkungsvoll unschädlich gemacht. Dies beruht vermutlich auf der Tatsache, daß die in

schlußstift (22) hindurch erstreckt, an dem ein 50 dem,Z-förmigen Thermoglied und dem Kontaktarm Kontaktarm (32) befestigt ist, der an seinem in unmittelbarer Nachbarschaft parallel, aber entgefreien Ende den ortsfesten Kontakt (40) trägt. gengesetzt- fließenden Ströme ein Magnetfeld erzeu-

9. Thermoschalter nach einem der An- gen, das von den Anschlußstellen aus-gesehen vor sprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kontakten stark konzentriert und hinter diesen Tragarm (44) am Kopfstück (18) befestigt ist, das 55 erheblich geschwächt wird, so daß sich ein beträchtlielektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden eher »elektrischer Wind« ergibt, der den Lichtbogen Gehäuse (12) verbunden ist. · von den Kontakten und vor allem von den Anschluß-

10. Thermoschalter nach einem der An- stellen fortbläst.

sprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Die Anordnung nach der Erfindung hat noch den

Tragarm (44) am Anschlußstift (22) befestigt ist. 60 weiteren Vorteil, daß durch die gleichen Maßnahmen

eine höchst wünschenswerte Verlängerung der Abschaltzeit des Thermoschalter erzielt wird. Eine

solche Verlängerung der Abschaltzeit ist deswegen

erwünscht, weil die Wärmeträgheit eines Thermoschalters wegen seiner geringen Größe für gewöhnlich sehr viel geringer ist als diejenige des zu schützenden Geräts, so daß ohne weitere Maßnahmen die Gefahr eines vorzeitigen Wiedereinschaltens besteht.

7. Thermoschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) ein ebenes, äußeres Flächenstück (13) hat. . . .

8. Thermoschalter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das offene.Ende (16) des Gehäuses (12) durch ein Kopfstück (18) hermetisch verschlossen ist, durch das sich ein An-

Die Erfindung betrifft einen Thermoschalter mit einem Z-förmigen, elektrisch leitenden Thermoglied,

Durch die Z-förmige Anordnung des Thermogliedes wird nun gleichzeitig erreicht, daß sich das Schnappglied bei seinem Ansprechen,- dem Heizelement noch weiter nähert. Durch geeignete Ausbildung des Heizelementes kann leicht erreicht werden, daß dieses ein entsprechendes Wärmespeichervermögen besitzt und dadurch das Schnappglied ausreichend lange auf erhöhter Temperatur hält, jedoch ohne daß die Ansprechgeschwindigkeit des Schnappgliedes dadurch ungünstig verlängert wird. ■ ·-

Als elektrischer, hermetisch abgedichteter Thermoschalter ist die erfindungsgemäße Konstruktion besonders zum unmittelbaren' Einbringen in die Wicklungen eines Kleinmotors- mit einer Leistung unter ein PS als Schutz für diesen verwendbar. Die hermetische Abdichtung des Schalters wird gegen nachteilige Wirkungen von Lichtbogen, die beim Kontaktschließen und Kontaktöffnen des Thermoschalters entstehen, dadurch geschützt, daß die Kontakte relativ entfernt von- der Abdichtung angeordnet und die Einzelteile so vorgesehen sind, daß die Strom- ~. bahn den Lichtbogen von dem abgedichteten Ende I'J des Schalters wegbläst.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels,

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1, Fi g. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig.4 eine Teilseitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, wobei das Gehäuse entfernt ist.

In dem ersten Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 3 ist ein wärme- und stromempfindlicher Thermoschalter dargestellt, der als Ganzes mit 10 bezeichnet ist.

Der Schalter 10 hat ein elektrisch und thermisch leitendes napfförmiges Gehäuse 12, das ein geschlossenes Ende 14 und ein offenes, .nach außen aufgeweitetes Ende 16 hat, das in ein aufgeweitetes Endstück 30 ausläuft.

Die innere, auf Wärme ansprechende Baugruppe ^ des Schalters 10 ist an einem ringförmigen Kopfstück" ψ J 18 angeordnet, das aus elektrisch leitendem Material

ist. Durch eine Bohrung 20 des Kopfstückes 18 erstreckt sich ein Anschlußstift 22, der am Kopfstück durch eine an sich bekannte Glasabdichtung 24 elektrisch isoliert gehalten ist. Der Innenrand 26 des Kopfstückes 18 wirkt mit dem aufgeweiteten Ende 16 des Gehäuses 12 zusammen, um so einen Schweißvorsprung für eine hermetisch dichte Befestigung des Kopfstückes 18 am Gehäuse zu bilden, wie dies durch die Verschweißung 28 angedeutet ist.

Ferner ist im Gehäuse ein stationärer Kontaktarm 32 angeordnet, der vorzugsweise mit einem V-förmigen Endstück versehen ist, um die Schweißverbindung am Anschlußstift 22 zu erleichtern. Der Kontaktarm 32 und der Anschlußstift 22 können auch einstückig ausgebildet sein. Ein ortsfester Kontakt 40 ist mit dem Kontaktarm 32 bei 42 fest verbunden.

Ein länglicher, einen beweglichen Kontakt 60 und ein Heizelement 52 tragender und durch eine Verstärkungssicke 46 verstärkter Tragarm 44 ist elektrisch mit dem Kopfstück 18, beispielsweise durch Anschweißen seines bogenförmigen Flansches 48, verbunden, wie dies bei 50 angedeutet ist.

Das Heizelement 52 kann aus einem üblichen elektrischen Widerstandsmaterial sein und kann die gewünschte Menge an Vorauswärme für eine bestimmte Stromhöhe erzeugen. Das eine Ende des Heizelementes 52 ist mit dem Ende des Tragarmes 44 verbunden, während das andere Ende ein Schweißstück 54 trägt. Das Schweißstück 54 seinerseits trägt frei tragend ein auf Wärme ansprechendes, mit Schnappwirkung arbeitendes Thermoglied in Form einer Schnappscheibe 56." Die Schnappscheibe 56 kann aus- irgendeinem bekannten thermostatischen Mehrschichtmaterial, beispielsweise aus Bimetall, gebildet sein und hat ein nicht abwickelbares oder deformiertes Teilstück, das für die Schnappwirkung verantwortlich ist. Im übrigen arbeitet diese Schnappscheibe in bekannter Art.

Die Schnappscheibe 56 trägt an ihrem freien Ende den beweglichen Kontakt 60, der elektrisch mit dieser verbunden ist und mit dem stationären Kontakt 40 (siehe insbesondere Fig.2) zusammenwirkt. Bei einer' vorbestimmten· Erhöhung der Temperatur der Schnappscheibe 56 schnappt diese aus der in ausgezogenen Linien gezeichneten Schließstellung gemäß F i g. 2 in die entgegengesetzte, strichpunktiert ge- i zeichnete Kontaktoffenstellung. ■ - ,_r" ■

Ferner kann eine beispielsweise aus polymerischem Kunststoff hergestellte Isolierhülse 65 angebracht sein, um den Schalter gegen seine Umgebung elektrisch zu isolieren. Um ferner die zerbrechliche Glasabdichtung 24 weiter zu schützen, kann ein elektrisches, isolierendes Gießmaterial 66 in die Isolierhülse 65 um den- Anschlußstift 22 und die Abdichtung 24 herum eingefüllt werden.

Der Stromverlauf ist wie folgt: Vom Anschlußstück 64 über das Gehäuse 12, das Kopfstück 18, den Tragarm 44, das Heizelement 52, das Schweißstück 54, die Schnappscheibe 56, die Kontakte 60, 40, den Kontaktarm 32, den Anschlußstift 22 zum Anschlußstück 62.

Die Wirkungsweise des Thermoschalters 10 ist nun wie folgt:

Der Thermoschalter wird elektrisch und thermisch in der Wicklung des zu schützenden Gerätes, beispielsweise eines Motors, angeordnet. Unter normalen Betriebsbedingungen strömt der durch die Wicklung fließende Strom auch durch den Schalterstromkreis. Dieser durch die auf Wärme ansprechende Schnappscheibe 56 und das Heizelement 52 fließende Strom reicht zusammen mit der vom. Motor erzeugten Wärme nicht aus, um die Temperatur der auf Wärme "ansprechenden Schnappscheibe so zu erhöhen, daß diese aus der Kontaktschließstellung in die entgegengesetzte Stellung umschnappt, um so die elektrischen Kontakte 40, 60 zu unterbrechen und den Motor abzuschalten (die letztere Stellung ist in gestrichelten Linien in Fig.2 angedeutet)..Wenn jedoch der Motor einer oder mehreren Überlastbedingungen ausgesetzt wird, so fließt ein höherer Strom durch das Heizelement 52 und außerdem durch "die auf Wärme ansprechende Schnappscheibe 56, so daß nun die Temperatur ansteigt und die Schnappscheibe 56 in die Kontaktoffenstellung umschnappt und die Motorwicklung gegen eine Überhitzung geschützt wird..

Wenn nun der Motor wegen Verlust des Kühlmediums übermäßig erwärmt wird, so wird diese Wärme rasch auf die Schnappscheibe wegen der dichten thermischen Nachbarschaft des Thermoschalters und der Motorwicklung weitergegeben. Am Gehäuse 12 ist ferner eine ebene Fläche 13 vorgesehen, um das Anbinden des Thermoschalters 10 an

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eine Motorwicklung zu erleichtern und außerdem um die thermische Berührung des Schalters mit der Motorwicklung zu erhöhen.

Die besondere Ausbildung des Tragarmes 44, des Heizelements 52, der Schnappscheibe 56 und des stationären Kontaktarmes 32 ergibt einen Stromfluß, der die beim öffnen und Schließen der Kontakte 40, 60 auftretenden Lichtbogen dem· geschlossenen Ende 14 des Gehäuses, 12 zu und weg von der zerbrechlichen Abdichtung 24 des Kopfstückes 18 bläst. Ferner gestattet die Z-förmige Ausbildung des Tragarmes 44, des Heizelementes 52 und der Schnappscheibe 56 eine Anordnung der Kontakte 40, 60 im Abstand von der Kopfstückabdichtung, wodurch weiterhin die-Abdichtung gegen ungünstige Wirkungen der Lichtbogen geschützt wird.

Die obenerwähnte Ausbildung der Schnappscheibe 56 und des Heizelementes 52 ergibt noch einen weiteren Vorteil. Wenn sich die Schnappscheibe 56 in die in Fi g. 2 strichpunktierte Lage bewegt, so kommt sie in· größere Nähe zum Heizelement 52..Das Heizelement 52 dient dann als Wärmeauffang oder Wärmesammler, wodurch Kontakte für eine längere Zeitdauer offengehalten werden. Dies wird durch die im wesentlichen V-förmige Montage des Heizelementes 52 und der Schnappscheibe 56 er-• zielt.

Fig.4 zeigt eine zweites Ausführungsbeispiel, bei dem das als Anschlag 45 ausgebildete Endstück des den beweglichen Kontakt tragenden Tragarmes 44 nach der Mittelachse zu gebogen· ist. Der Anschlag 45 dient dazu, eine übermäßige Bewegung der Schnappscheibe 56 während des Umschnappens in

ίο die Kontaktoffenstellung zu verhindern. Es sei darauf hingewiesen, daß der Anschlag 45 so angeordnet ist, daß der verlängerte Bogen, den der Mittelpunkt des Kontaktes 60 bei seiner Bewegung von einer Stellung zur anderen zurücklegt, durch diesen Anschlag geht.

Der Anschlag 45 kann auch dazu verwendet werden, um- den Kontaktabstand einzustellen, wenn die Schnappscheibe in Kontaktoffenstellung ist.

Die oben beschriebene Vorrichtung wird vorzugsweise wie folgt kalibriert: Es wird eine Kraft gemäß

Pfeil 6ji nach Fig.4 gegen den stationären Kontakt 32 S(J- lange ausgeübt, bis der gewünschte Druck vom Kontakt 40 auf den zugehörigen Kontakt 60 ausgeübt wird und die Schnappscheibe bei der gewünschten Temperatur, umschnappt.

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■ Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Thermoschalter mit einem Z-förmigen, elektrisch leitenden Thermoglied, das an einem Ende eingespannt ist und an dem anderen Ende einen beweglichen Kontakt trägt, der mit einem ortsfesten Kontakt zusammenwirkt, dadurch ge--

das an einem Ende eingespannt ist und an dem ande-. ren Ende einen beweglichen Kontakt trägt, der mit ■ einem ortsfesten Kontakt zusammenwirkt.

Es ist bereits ein Thermoschalter bekannt, bei dem zwei ungefähr parallele Bimetallstreifen hintereinandergescKaltet sind. Der erste Bimetallstreifen ist dabei an einem Träger befestigt. An seinem freien Ende ist ein Metallstreifen fest angebracht, der nach rückwärts gerichtet ist und an seinem anderen Ende

kennzeichnet, daß der an einem Ende ein- 10 mit dem einen Ende des zweiten Bimetallstreifens gespannte Schenkel des Thermogliedes als starrer verbunden ist, der an seinem freien Ende einen mit Tragarm (44), der sich im wesentlichen diagonal
erstreckende Schenkel als Heizelement (52) für