DE1907419A1

DE1907419A1 - Elektrischer Schalter mit Schnappsystem

Info

Publication number: DE1907419A1
Application number: DE19691907419
Authority: DE
Inventors: Claus John
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1969-02-14
Filing date: 1969-02-14
Publication date: 1970-11-05
Also published as: GB1297102A; FR2031082A5; CH503366A; NL7001941A; DK137357C; SE360504B; US3656081A; NO130610B; NO130610C; BE742794A; DE1907419B2; JPS5012581B1; ES374499A1; DK137357B

Description

DR.-INQ. ULRICH KNOBLAUCH j $ r_ph PATENTANWALT · fwankfurt/main i, den ' ^βϋ· KDHHORNSHOFWEQ 1O K/W POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 34SS ' DRESDNER BANK, FRANKFURT/M. 8S3702 TELEFON: 56 10 78 TELEGRAMM: KNOPAT

DANFOSS A/S, Nordborg (Dänemark)

Elektrischer Schalter mit Schnappsystem

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit einem elektrischen Kontaktsystem und einem zweiteiligen, einen Hauptarm und eine Omega-Feder aufweisenden Schnappsystem.

Es ist ein Verdampfer-Thermostat mit einem zweiteiligen, Hauptarm und Omega-Feder aufweisenden Schnappsystem bekannt, das einseitig der Totpunktsebene zwischen zwei durch Anschläge definierten Stellungen umschnappt. Das Kontaktsystem besitzt einen festen Kontakt und einen von einer Schließfeder hiergegen gedrückten beweglichen Kontakt. Der Hauptarm trägt ein Betätigungselement, mit dem der bewegliche Kontakt beim Umschnappen entweder abgehoben oder gegen den festen Kontakt bewegt wird. Zur Einstellung der Differenz, also der für das Umschalten erforderlichen Druckänderung im Arbeitselement des Verdampferthermostaten, kann die Spannung der Omega-Feder geändert werden, zu welchem Zweck das feste Lager dieser Feder durch eine Justierschraube gebildet wird. Bei dem Kontaktsystem eines solchen Verdampferthermostaten hat man häufig erhebliche Prellzeiten beim Schließen festgestellt.

Ähnliche oder noch stärkere Prellerscheiniangen weist ein anderer elektrischer Schalter auf, bei dem der bewegliche Kontakt unmittelbar am Hauptarm des Schnappsystems angebracht ist.

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Sodann sind Schnapp systeme mit mehr als zwei Elementen, z. B. zwei starren Armen und einer Schnappfeder, bekannt, die sich beim Umschnappen durch die Totpunktebene bewegen und bei denen die beiden Endlagen durch Anschläge bestimmt sind, von denen mindestens einer einstellbar ist, um die Differenz des Schnappsystems zu verändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst einfach aufgebauten elektrischen Schnappschalter anzugeben, bei dem die Prellneigung auf einem Minimum gehalten v/erden kann»

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem elektrischen Schalter mit einem elektrischen Kontaktsystem und einem zweiteiligen^ einen Hauptarm und eine Omega-Feder aufweisenden Schnappsystem, gelöst durch die Kombination der Merkmale:

a) Das Kontakt sys tem weist einen beweglichen Kontalct auf, der von einer Schließfeder gegen einen festen Kontakt gedrückt wird und durch ein Betätigungselement des Hauptarms vom festen Kontakt abhebbar ist, wobei die bewegliche Masse des Schnapp systems im Schließaugenblick von der Masse des beweglichen Kontakts getrennt wird.

b) Die Differenz des Schnappsystems wird durch zwei, die Verlagerung des Hauptarms beim Umschnappen bestimmende Anschläge, von denen wenigstens einer einstellbar ist_? bestimmt.

c) Zur Einstellung eines Minimums des Kontaktprellen ist der Abstand der beiden Lagerpunkte der Omega-Feder einstellbar_o

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß für d&s Prellen einerseits die auf den festen Kontakt auftreffend© Masse und' andererseits die Geschwindigkeit dieser Masge Tersntwortlicli ist. Die auftreffende Masse wird dadurch herabge .setzt _? daß sicdas Betätigungselement im Schliaßaugsnblick vom beweglichen Kontakt abhebt, so daß lediglich die kleine Masse des beweg-

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lichen Kontakts wirksam ist. Die Geschwindigkeit wird durch eine Abstimmung zwischen der Kraft der Schließfeder und der Kraft der Omega-Feder so eingestellt, daß der Prelleffekt klein oder sogar ganz unterdrückt wird. Diese FederabStimmung ist möglich, weil die Differenz mit Hilfe der Anschläge ein-

also
stellbar ist, die Omega-Feder für diese Anpassungszwecke zur

Verfügung steht.

In der Praxis wird zweckmäßigerweise so vorgegangen, daß die Omega-Feder vonvornherein so mit Bezug auf die Schließfeder ausgelegt ist, daß sich eine geringe Prellzeit ergibt. Hierbei können aber recht große, bei Omega-Federn ohnehin nicht zu vermeidende Toleranzen in Kauf genommen werden, weil eine Justierung im Sinne eines Prellminimums möglich ist. Die einmal vorgenommene Justierung kann in der Regel bei einer Verstellung der Differenz beibehalten werden; es bestehen aber auch keine Schwierigkeiten, eine Nachjustierung vorzunehmen, wo es erforderlich sein sollte.

In manchen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, statt des Merkmals c) oder zusätzlich die Vorspannung der Kontakt-Schließfeder einstellbar zu machen.

Bei einem solchen elektrischen Schalter kann das Kontaktsystem auch zwei bewegliche Kontakte aufweisen, von denen in jeder der beiden Stellungen des Schnappsystems einer vom zugehörigen festen Kontakt abgehoben ist. Wenn dieses Kontaktsystem völlig symmetrisch aufgebaut ist, kann man durch Einstellung der Omega-Feder eine zufriedenstellende Anpassung an beide Schließfedern erlangen. Wenn aber die Gefahr besteht, daß auch die Schließfedern gewisse Toleranzunterschiede aufweisen, ist es günstig, auch hier noch eine Justierung vornehmen zu können.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anschläge beidseitig der Totpunktlage des Schnappsystems angeordnet sind. Das bedeutet, daß das Schnappsystem beim Umschnappen durch die Totpunktlage geht. Hierbei kann im.geraden Teil der Charakteristik

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der Omega-Feder gearbeitet werden. Es lassen sich völlig symmetrische Verhältnisse erzielen. Man hat eine sehr große Freiheit in der Einstellung der Differenz. Insbesondere können beide Anschläge symmetrisch zueinander verstellbar sein, so daß die Mitteltemperatur bei der Änderung der Differenz beibehalten bleibt. Insbesondere bei Verwendung eines Kontaktsystems mit zwei beweglichen Kontakten ist der symmetrische Aufbau von großem Vorteil.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Betätigungselement eine solche Ruhestellung haben, daß es zum beweglichen Kontakt einen größeren Totgang zurückzulegen hat, als er für die Massentrennung notwendig ist. Dadurch hat das Betätigungselement beim Auftreffen auf den beweglichen Kontakt bereits eine erhebliche Geschwindigkeit, so daß ein sehr rasches Öffnen des Schalters erfolgt.

Der Hauptarm kann selbst durch ein Arbeitselement gebildet sein. Bei einem bevorzugten Beispiel wird der Hauptarm durch einen Bimetallstreifen gebildet. Auf diese Weise ergibt sich ein Raum-, thermostat äußerst einfacher Konstruktion.

In vielen Fällen ist es zweckmäßig, nicht das feste, sondern das bewegliche Lager der Omega-Feder in Richtung der Totpunktlinie des Schnappsystems verstellbar zu machen. Durch diesen Kunstgriff läßt sich häufig eine bessere Zugänglichkeit der Verstelleinrichtung erreichen.

Eine als Blattfeder ausgebildete .Kontaktschließfeder kann durch eine einstellbare Schraube belastet sein. Hierdurch kann eine Anpassung an die Kraft der Omega-Feder auf einfache Weise erfolgen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

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• Fig. 1 eine Seitenansicht des als Raumthermostat mit Bimetallbetätigung ausgebildeten, erfindungsgemäßen Schalters,

Fig. 2 eine Draufsicht mit geschnittenem Schaft der Einstellvorrichtung und

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der funktionswesentlichen Teile des Schnappsystems.

Der Raumthermostat ist in einem Gehäuse 1 untergebracht, das durch einen nur gestrichelt veranschaulichten Deckel 2 abdeckbar ist. Den Deckel durchsetzt ein Einstellknopf 3 zum Einstellen des Arbeitspunktes* Im Gehäuse befinden sich nebeneinander ein Anschlußsystem 4, ein Schnappsystem 5 und ein Kontaktsystem 6.

Das Anschlußsystem 4 verfügt über eine Einführung 7 im Boden und eine Reihe von AnSchlußschrauben 8 zu beiden Seiten der Einführung.

Das Schnappsystem 5 ist auf einer Bodenplatte 9 montiert, die mittels Schrauben 10 am Gehäuseboden befestigt ist. Die Grundplatte trägt an einander gegenüberliegenden Stirnseiten hochgebogene Lappen 11 mit Gewindelöchern 12 zur Befestigung des Deckels 2. An einer Seite sind Lappen 13, 14 und 15 hochgebogen. Der Lappen 13 trägt eine Blattfeder 16, die gleichzeitig eine Schneide 17 und einen Führungslappen 18 für ein erstes festes Lager bildet. Der Lappen 14 trägt Schneiden 19 zur Bildung eines zweiten festen Lagers. Der Lappen 15 weist ein Gewinde für eine Anschlag-Stellschraube 20 auf. In der Bodenplatte befindet sich noch ein Befestigungsloch 21 zur Aufnahme einer Achse 22 der als Kurvenscheibe 23 ausgebildeten Einstellvorrichtung, die mit dem Einstellknopf 3 fest verbunden ist.

Ein Bimetall-Hauptarm 24 ist an einem Ende mit einem ersten Ansatz 25 in der Form eines U-förmigen Bügels und am anderen Ende mit einem, einen zweiten Ansatz bildenden Block 26 aus

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Isoliermaterial versehen. Während der Hauptarm 24 am Schenkel 27 des Bügels 25 befestigt ist, trägt dieser am gegenüberliegenden Schenkel 28 einen zweiten Bimetallstreifen 29, der sich in entgegengesetzter Richtung wie der Hauptarm 24 biegt. Der zweite Bimetallstreifen 29 dient als Einstellhebel und liegt unter der Wirkung der Blattfeder 16 mit einer Stellschraube 30 an der Kurvenscheibe 23 der Einstellvorrichtung an. Der Hauptarm 24 und der Bimetallstreifen 29 sind mit Luftdurchtrittsschlitzen 31, 32 versehen. Der Schlitz 31 ermöglicht auch eine Betätigung der Schraube 30. Im Mittelsteg 33 des Bügels 25 befindet sich eine längliche Einbuchtung 34, in der die Schneiden 17 aufgenommen werden. In der Mitte der Einbuchtung ist ein Durchbruch vorgesehen, der den Führungslappen 18 aufnimmt.

Der Block 26 besitzt ein erstes Paar von Seitennuten 35 > in welche die Schenkel 36 eines U-förmigen Blechstanzteils 37 greifen. Dieses bildet mit seiner Stirnkante ein Schneidenlager '38 zur gelenkigen Verbindung K>it dem einen Ende 39 einer Omega-Feder 40, deren anderes Ende 41 in den Schneiden 19 des zweiten festen Lagers gehalten ist. Eine in den Block 26 eingedrehte Schraube 42 wirkt auf die Innenkante 43 des Blechstanzstücks 37, das durch die Omega-Feder 40 gegen das Schraubenende gedrückt wird. Ein zweites Paar von seitlichen Nuten 44 im Block 26 dient zur Befestigung am Hauptarm 24. Zu diesem Zweck besitzt dieser Hauptarm eine Aussparung 4p mit treppenförmiger Begrenzung. Die erste Stufe 46 hat einen solchen Querschnitt, daß der Block 26 hindurchgeschoben werden kann. Die zweite Stufe 47 bildet dagegen Führungsschienen, auf welche der Block 26 mit seinen Seitennuten 44 unter dem Einfluß der Omega-Feder 40 geschoben wird. Außerdem trägt der Block 26 an einem Fortsatz 48 ein Betätigungselement, 49 zur Verstellung des Kontaktsystems. An der Fläche 50 des Blocks vermag die Anschlag-Stellschraube 20 anzugreifen, an der gegenüberliegenden Fläche 51 vermag eine Anschlag-Stellschraube 52 anzugreifen, die in einer Halterung 53 geführt ist„

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Das Kontaktsystem besitzt einen feststehenden mittleren Doppelkontakt 54 und zwei äußere bewegliche Kontakte 55 und 56. Jeder Kontakt sitzt an einem Kontaktträger 57, 58, 59, von denen der mittlere 58 im wesentlichen steif ist, während die beiden äußeren Träger 57 und 59 als Blattfedern ausgebildet und an ihrem äußeren Teil durch seitlich hochgebogene Kanten 60 versteift sind. Diese Blattfedern sind am anderen Ende in einer festen Einspannung 61, 62 gehalten, die mit Stellschrauben 63, 64 ausgestattet sind, mit deren Hilfe die Vorspannung dieser Blattfedern einjustiert werden kann. Diese Blattfedern sind Schließfedern, welche die beweglichen Kontakte 55, 56 in ihrer Ruhestellung federnd gegen den festen Kontakt 54 andrücken. Die äußeren Träger 57 und 59 stehen schreit über die zugehörigen Kontakte hinaus, daß das Betätigungselement 49 an ihnen angreifen und die Kontakte gegen die Federkraft ihres Trägers vom festen Kontakt abheben kann.

Hieraus ergibt sich, daß beim Umschalten des Schnappsystems aus der in Fig. 2 veranschaulichten Stellung das Betätigungselement 49 eine Bewegung nach links vollführt, wobei der bewegliche Kontakt 56 unter dem Einfluß seiner Schließfeder 59 folgt. Wenn sich der Kontakt 56 auf den festen Kontakt 54 auflegt, trennen sich die beweglichen Massen des Schnappsystems vom beweglichen Kontakt 56, so daß anschließend nur noch dessen Masse wirksam ist. Gleichzeitig, kurz zuvor oder danach, wird der bewegliche Kontakt 55 vom festen Kontakt 54 abgehoben, wobei das Schnappsystem bereits eine erhebliche Geschwindigkeit hat, um ein rasches öffnen des Kontaktsatzes herbeizuführen.

Ein Minimum der Prellzeit ergibt sich, wenn der bewegliche Kontakt 56 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit auf den festen Kontakt 54 auftrifft. Diese Geschwindigkeit läßt sich durch Verstellen der Schraube 42, also des beweglichen Lagers der Omega-Feder 40, beeinflussen, weil durch diese Verstellung die Steilheit der Federcharakteristik der Omega-Feder geändert wird. Eine zusätzliche Anpassung läßt sich mit Hilfe der Stellschrauben

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und 64 erreichen, mit denen die Vorspannung der Schließfedern 57 und 59 geändert werden kann. Mit diesen Maßnahmen ist es möglich, das Prellen außerordentlich klein zu halten oder sogar ganz zu unterdrücken.

Die Differenz des Raumthermostaten wird mit Hilfe der Anschlag-Stellschrauben 20 und 52 eingestellt,. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß die beiden Endpunkte der Schnappbewegung symmetrisch zu beiden Seiten der Totpunktmittellinie des Schnappsystems liegen. Durch Verstellen jeweils beider Schrauben 20 und 52 läßt sich diese symmetrische Arbeitsweise, die einerseits den Mittelwert der eingestellten Temperatur unverändert läßt und andererseits wegen des symmetrischen Kontaktsystems vorteilhaft ist, aufrechterhalten.

Die gewünschte Raumtemperatur wird mit Hilfe des Einstellknopfes 3 eingestellt, dessen Drehung vermittels der Kurvenscheibe 23 zu einem Verschwenken des Hauptarms 24 führt. Mit Hilfe der Schraube 30 kann die genaue Eichung der Skala am Einstellknopf 3 erfolgen.

Bei der Montage können alle Teile des Schnappsystems auf der Bodenplatte 9 vormontiert werden. Alsdann wird diese Bodenplatte neben dem Schaltsystem 4 in das Gehäuse eingebaut und schließlich über alles der Deckel 2 gestülpt und an den Laschen 11 festgeschraubt.

Statt des Bimetall-Hauptarms 24 kann auch ein steifer Hauptarm verwendet werden, der beispielsweise durch ein thermostatisches oder pressostatisches Arbeitselement und eine Sollwertfeder belastet ist.

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Claims

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- 9 Patentansprüche

( 1. JElektrischer Schalter mit einem elektrischen Kontaktsystem und einem zweiteiligen, einen Hauptarm und eine Omega-Feder aufweisenden Schnappsystem, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale:

a) Das Kontaktsystem (6) weist einen beweglichen Kontakt (55, 56) auf, der von einer Schließfeder (57, 59) gegen einen festen Kontakt (54) gedrückt wird und durch ein Betätigungselement (49) des Hauptarms (24) vom festen Kontakt abhebbar ist, wobei die bewegliche Masse des Schnappsystems (5) im Schließaugenblick von der Masse des beweglichen Kontakts getrennt wird.

b) Die Differenz des Schnappsystems wird durch zwei, die Verlagerung des Hauptarms (24) beim Umschnappen bestimmende Anschläge (20, 52), von denen wenigstens einer einstellbar ist, bestimmt.

c) Zur Einstellung eines Minimums des Kontaktprellens ist der Abstand der beiden Lagerpunkte (39, 41) der Omega-Feder (40) einstellbar.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt des Merkmals c) oder zusätzlich dafür gesorgt ist, daß die Torspannung der Kontakt-Schließfeder (57, 59) einstellbar ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktsystem (6) zwei bewegliche Kontakte (55, 56) aufweist, von denen in jeder der beiden Stellungen des Schnappsystems (5) einer vom zugehörigen festen Kontakt (54) abgehoben ist.

4. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (20, 52) beid-

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seitig der Totpunktlage des Schnappsystems (6) angeordnet sind.

5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (49) eine solche Ruhestellung hat, daß es zum beweglichen Kontakt (55, 56) einen größeren Totgang zurückzulegen hat als er für die Massentrennung notwendig ist.

6. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptarm (24) ein Bimetallstreifen ist.

7. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Lager (58) der Omega-Feder (4o) in Richtung der Totpunktlinie des Schnappsystems (5) verstellbar ist.

8. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die als Blattfeder ausgebildete KontaktSchließfeder (57, 59) durch eine einstellbare Schraube (63, 64) belastet ist.

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