DE1929903C3 - Hitzdrahtrelais - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Hitzdrahtrelais gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Hitzdrahtrelais ist in der CH-PS 4 14863 beschrieben.

Größere elektrische Geräte erfordern zur Erfüllung ihrer Aufgaben eine große elektrische Leistung. Zum Schalten der hohen Leistungen werden magnetische oder thermische Leistungsschaltrelais verwendet, wobei beide Systeme viele Vorteile und einige Nachteile aufweisen. fao

Bei thermischen Relais ist es bereits bekannt (GB-PS 48 518), eine Schnappschaltbrücke zu verwenden, die in Abhängigkeit vom Stromfluß unterschiedliche Schaltstellungen einnimmt. Nachteilig ist bei dieser Anordnung, wie bei derjenigen gemäß der eingangs genannten <j5 CH-PS 4 14 863, daß die Justierung des Relais und die Einhaltung der vorgenommenen Einstellung über längere Betriebszeiten äußerst schwierig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein genau arbeitendes Hitzdrahtrelais zu schaffen, das auf einfache Weise eingestellt werden kann und gleichbleibend bei dem gewünschten Strom schaltet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielba^ren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Brückenteil über die Stellschraube leicht von außen eingestellt werden kann, die einzelnen Drahtwindungen gleichmäßig belastet und diese in einem festen seitlichen Abstand zueinander hälL Es ist ferner auf einfache Weise möglich, das Brückenteil im stromdurchflossenen Zustand der Hitzdrahtwindungen abzustützen, damit keine Kriechdehnung im heißen Leiterdraht auf'.ritt. Somit wird ein genauer und kontinuierlicher Betrieb am eingestellten Arbeitspunkt gewährleistet.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i«. 1 ist eine Ansicht von oben auf das Hitzdrahtrelais und zeigt auf der linken Seite einen Hitzdraht mit zahlreichen Strängen in gewundener Form und auf der rechten Seite einen Leistungsschalter.

Fig. 2 ist ein Längsschnitt entlang der Linie 2-2 in F i 3.1, und zeigt als vier Hauptelemente des Relais den Hitzdraht ohne Slromdurchfluß, ein Stellglied unterhalb des Hitzdrahtes, einen durch das Stellglied betätigten Federmechanismus mit Schnappwirkung und den Leistungsschalter.

Fig. 3 ist ein senkrechter Querschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 und zeigt die llalterungsart des Hitzdrahtes und seine Lage /u dem Stellglied und auch dessen Zusammenwirken mit dem Schnappfcdcrmechanismus.

F i g. 4 ist ein ähnlicher Längsschnitt wie F i g. 2, außer daß der Hitzdraht stromdurchflossen ist und der Federmechanismus in seine entgegengesetzte Stellung geschnappt ist, um den Leistungsschalter zu schließen.

F i g. 5 ist ein senkrechter Querschnitt, ähnlich wie F1 g. 3. in dem jedoch der Schnitt durch die Linie 5-5 in Fig. 4 gelegt und der Hitzdraht also in seinem slromdurchflossenen Zustand gezeigt ist.

F i g. 6 ist ein senkrechter Querschnitt entlang der Linie 6-6 in F i g. 4 in dem Gebiet des Leistungsschalters und zeigt die Art eines derartigen Schalters und wie die bewegbaren Kontaklslückc mit einem f ndc des Federmechanismus verbunden sind.

F i g. 7 ist eine Ansicht von oben auf die Schnappblalifeder.

In F i g. 2 ist das hohle Gehäuse 10 des I litzdrahtrclais dargestellt, das durch ein isolierendes kastenähnliches Unterteil Il und ein paar metallischer Abschlulideckel 13 und 14 gebildet ist. Das Hitzdrahtrelais enthält indem Gehäuse 10 einen gewundenen Hitzdraht 16 mit zahlreichen Windungen, die am besten aus der Draufsicht in Fig. 1 ersichtlich sind, eine Schnappblatl· kder 18, die am deutlichsten sowohl aus der Seitenansicht in I 1 g 2 als auch aus der Draufsicht in F i g. 7 zu entnehmen ist, und einen Leistungsschalter 20, der ein zweipoliger Schalter mit zwei bewegbaren Kontaktslücken 21 und zwei Paaren feststehender Kontaktstücke 22 und 23 ist.

Der mit einem oder mehreren Absätzen versehene Unterteil Il ist ein kastenähnliches Element aus gegossenem Kunststoff Hierfür kann ein Phenolkunst-

harz oder ein ähnliches Isoliermaterial verwendet werden. Demgegenüber sind die zwei Abschlußdeckel 13 und 14 Stanzbleche aus Metall. Die Form des Unterteiles 11 ist im Aufriß im allgemeinen rechleckförmig und es ist durch eine in der Mitte verlaufende Querwand 24 in zwei im ν psentlichen gleiche Abschnitte unterteilt Der erste Abschnitt auf der rechten Seite der Querwand 24 in F i g. 1 ist für eine Aufnahme des Leistungsschalters 20 bestimmt, während der zweite Teil 19 auf der linken Seite der Querwand 24 H) zur Auinahme des Hitzdrahtes 16 dient. Außerdem ist der erste Abschnitt durch eine Horizontalwand 30 in eine obere Schaltkammer 26 und eine untere Kammer 28 unterteilt.

Die vertikale Querwand 24 erstreckt sich nicht bis zur öodenwand des Unterteiles 11, sondern endet an dem Rand der Horizontalwand 30, so daß die untere Kammer 28 zu dem unteren Abschnitt des Teiles 19 für den Hitzdraht 16 offen ist oder mit diesei in Verbindung steht. Innerhalb des Bodenabschnittes des Unterteiles »< > 11 ist die Schnappblattfeder 18 angeordnet, die sich über nahezu die gesamte Länge des Unterteiles erstreckt. Diese Blattfeder 18 besitzt den Aufbau einer kombinierten Blatt- und Ampiiludenfeder, wie sie am besten aus F i g. 7 ersichtlich ist. Die Feder besitzt im Aufriß eine im allgemeinen langgestreckte rechteckförmige Form und ist aus einem dünnen Biech aus Federmaterial hergestellt, wie /. B. Berylliumkupfer oder einem ähnlichen Stoff. Dieses Blatt ist mit zwei in Längsrichtung parallel verlaufenden Schlitzen 34 versehen, die jo kurz vor den Enden des Blattes aufhören, so d Λ3 drei Längsstreifen gebildet sind; nämlich ein Mittelstreifen 36 und zwei identische Seitenstreifen 38 und 39. In Fig.4 isi das mehr oder weniger naturliche oder unbelastete Blatt als eine gewölbte, nach oben konvexe )5 Form gezeigt, wenn der Hitzdraht 16 nicht siromdurchflossen ist und nur eine kleine Kraft auf die Blattfeder 18 ausgeübt wird.

Das linke Ende 42 des Blattes kann als das gestüt/tc Ende betrachtet werden, während das rechte Ende 44 als dat. freie oder bistabile Ende des Blattes an/usehen ist. Das Blatt muß gegen eine Bewegung in horizontaler Ebene feslgeha'ten sein. Dies wird dadurch erreicht, daß das gehalterte Ende 42 des Blattes und der Unterteil 11 ineinander eingreifen. Die F i g. 1 und 7 /eigen, daß das gehalterte Ende 42 des Blattes mit zwei entgegengesetzt gerichteten Ansätzen 46 versehen ist, die jeweils für eine gute Passunp in einen vertikalen Schiit/ 47 bestimmt sind, der in dem Bodenabschnilt des Unterteiles ausgebildet ist. Diese Anordnung ist auch in den I i g. 1 und 2 dargestellt. Um also die Blattfeder 18 in dem Unterteil 11 anzubringen, wird zunächst das freie Ende 44 des Blattes in den Hilzdrahlkammerteil 19 sowie unter die Querwand 24 und in die untere Kammer 28 eingeführt, bis sich die Ansätze 46 der Blattfeder 18 in einer Lage befinden, in der sie sich in die gegenüberliegenden vertikalen Schlitze 47 des Unterteiles absenken lassen.

Die Blattfeder 18 ist an drei Punkten unterstüt/t. Ein Punkt dient zu Kinslelluniiv/weeken und ist durch eine W) vertikale veränderbare ° :^_:,raube 49 dargestellt, die durch eine Gewindeöffnung in der Bodenwand des Unterteiles 11 gegenüber dem gehalterten Ende 42 des Blattes nach oben ragt, wie es aus F i g. 2 ersichtlich ist. Diese Schraube 49 schneidet ein« imaginäre Linie, die b5 die zwei Halterungsansätze 46 der Feder miteinander verbindet. Die zwei verbleibenden Unterslützungspunkte für die Blattfeder 18 sind durch die zwei Seitenstreifen 38 und 39 gebildet, von denen Teile nach unten gewinkelt sind, um in jedem Seitenstreifen einen V-förmigen Abschniti 51 zu bilden, wie am besten in F i g. 4 gezeigt ist. Auf diese Weise werden Schneiden 52 gemeinsam auf einer imaginären, quer verlaufenden Linie angeordnet, die so angepaßt sind, daß sie auf Halteblöcke 53 auf der Bodenwand des Unterteiles 11 drücken.

Das freie Ende 44 der Blattfeder 18 ist mit dem Leistungsschalter 20 verbunden. Der Leistungsschalter ist ein zweipoliger Ein- und Ausschalter mit zwei Paaren feststehender Kontaktstücke 22, 23 und einem Paar bewegbarer Koniaktstücke 21. Die bewegbaren Kontaktstücke werden gleichzeitig durch einen isolierenden Trägerteil 55 betätigt, der am besten in F i g. 6 als ein im allgemeinen T-förmiger Teil mit einem vertikalen Schenkel 56 und auskragenden Seitenarmen 57 zu sehen ist. Jeder Seitenarm 57 ist mit einem ausgeschnittenen Teil 58 versehen, der zwei gegenüberliegende federnde Finger 59 und 60 mit einem geschlitzten Teil 6! in jedem Finger erzeugt, um den Seitenrand des bewegbaren Konlaktstückes 21 an dessen Mittelteil aufzunehmen. Wie am besten aus der Draufsicht in F i g. 1 ersichtlich ist, weist die Horizontalwand 30 einen in der Mitte angeordneten vertikalen Schlitz 63 zur Aufnahme des Schenkels 56 des hindurchführenden Trägerteiles 55 auf. so daß eine Verbindung zwischen dem freien Ende 44 der Blattfeder 18 und den bewegbaren Kontaktstücken 21 durch die Mitte des isolierenden Trägers 55 hergestellt werden kann.

Die Verbindung zwischen dem Schenkel 56 des Trägers 55 und dem freien Ende 44 der Blattfeder 18 wird dadurch hergestellt, daß in den Unterteil des Trägerschenkels 56 ein schmaler Schlitz 65 eingestan/t und in der Nähe des freien Endes 44 der Blattfeder 18 ein im allgemeinen C-förmiger Schlitz 67 gebildet wird, so daß ein nach innen gerichteter Finger oder ein Befestigungsglied 68 gebildet wird, das in den Schlitz 65 des Schenkels 56 einsetzbar ist. Diese Anordnung wird auch aus F i g. b deutlich.

Weiterhin zeigt Jie Querschnittsansicht in F i g. 6, daß die feststehenden Kontaklstücke 23 mit senkrechten Anschlußfahnen 70 ausgebildet sind, die durch die Bodenward des Unterteiles 11 nach außen ragen und für einen elektrischen Anschluß freiliegen. Vorteilhafterweise ist die Schalterkammer 26 des Unterteiles im wesentlichen gekapselt, um eine Ansammlung von Schmutz und Feuchtigkeit auf den elektrischen Kontaktstücken zu verhindern, die unter Umständen einen fehlerhaften Betrieb verursachen würden. Diese Kapselung wird durch den Abschlußdeckel 14 erzielt, der sich über das offene Oberteil der Schalterkammer schieben läßt. Tatsächlich ist auch die untere Kammer 28 unterhalb der Schalterkammer 26 offen, da die Bodenwand des Unterteiles in diesem Bereich aufgeschnitten ist. Deshalb ist der Abschlußdeckel 14 in der Seitenansicht ein im allgemeinen V-förmiges Bauelement, das, wie Fig.2 zeigt, mit einem oberen horizontalen Teil 7, einem vertikalen Teil 8, der sich seitlich von oben bis zum Boden des Unterteiles erstreckt, und einem unteren horizontalen und die Kammer 28 abschließenden Teil 9 in seine Lage einrastet.

Für eine Beschreibung des Hitzdrahtes 16 und seines entsprechenden Aufbaues sei zunächst auf Fig. 1 verwiesen. Der Hitzdraht 16 ist ein einziger langgestreckter Drahtstrang in gewundener Form und ist an jedem Ende 72 und 73 mit elektrischen Polen 74 bzw. 75

verbunden. Diese Pole sind auf der gleichen Seilenwand des Unterteiles 11 angeordnet. Der dazwischenliegende Teil des Hilzdrahlcs ist über das Unterteil von einer Seitenwand zu der anderen ausgespannt und der Reihe nach um drei Pfosten 76, 77 und 78 herumgewickelt, bis der Draht an seinen entgegengesetzten Polen 74 und 75 endet. Diese Pfosten 76,77 und 78 sind recht ähnlich wie die elektrischen Pole 74 und 75 aufgebaut, außer daß sie nicht zur Herstellung eines elektrischen Anschlusses dienen. Dies ist auch der ⁿ 'und dafür, daß der untere Abschnitt eines jeden Pfostens abgeschnitten ist, wie beispielsweise bei 79 in Fig. 3. Obwohl zwar der Hitzdraht in gewundener Form mit vier Drahtstrecken oder Windungen gezeigt ist, so könnte der Draht in einigen Fällen auch nur zwei und vielleicht auch mehr als vier Drahtstrecken aufweisen.

In dem Hitzdraht 16 wird eine gewisse Schlaffheil gelassen. In der Mitte unter dem Ausdehnungsbereich des Drahtes ist ein isolierendes Brückenteil 80 angeordnet, wie es in F i g. 1 ersichtlich ist, und zwischen den Hitzdraht 16 und das Federblatt 18 eingefügt. Der obere Rand des Brückenteils 80 ist mit vier querverlaufenden Vertiefungen oder Nuten 82 versehen, die jeweils zur Aufnahme eines Stranges oder einer Windung des Drahtes 16 ausgelegt sind, da ein Strang von einer Seilenwand zu der entgegengesetzten Seitenwand des Unterteiles 11 verläuft. Von oben gesehen, ist jede Nut 82 in der Mitte ziemlich eng und erweitert sich nach außen in Richtung auf jedes Ende der Verliefung in der allgemeinen Form einer Sanduhr, so daß sich das Brückenteil 80 leicht um eine vertikale Achse bewegen kann, ohne daß die Seilenwände der Vertiefung mit dem Drahtstrang in Berührung kommen, damit ein Anhaften vermieden ist. Außerdem ist die Bodenseite jeder Nut 82 in der Mitte mit einer Schneide 84 versehen, wie es aus der Querschnittsansicht in F i g. 3 hervorgeht, so daß zwischen jedem Drahtstrang und dem Brückenteil 80 an der Unterseile jeder Nut 82 nahezu nur ein Punktkontakt besteht. Nahe der Mitte besitzt das Brückenteil 80 eine vertikale Stellschraube 86, die von oben zugänglich ist und an ihrem unteren Ende in einer leichten Vertiefung 88 sitzl, die in dem Mittelstreifen 36 der Blattfeder 18 ausgebildet ist. Diese Stellschraube 86 weist eine punktförmige Spitze für einen Einsatz in die leichte Vertiefung 88 auf, so daß zwischen diesen Teilen praktisch ein Punktkontakt gegeben ist. Es ist wichtig, für eine gleiche Lastverteilung zwischen den einzelnen Drahtsträngen zu sorgen und ebenso den richtigen Arbeitswinkel des Drahtes und Gesamtweg des den Draht unterstützenden Brückenteils 80 zu erzeugen. Demgemäß ist die Stellschraube ir. der Weise angeordnet, daß sie bei einem nicht stromdurchflossenen Hitzdraht die in F i g. 2 gezeigten Stellungen herbeiführt.

Der metallische Abschlußdeckel 13 ist so gestaltet, daß er im wesentlichen über dem Teil 19 für den Hitzdraht liegt. In der Nähe der vier Ecken des Deckels werden Befestigungsschrauben 90 in Gewindeöffnungen eingeschraubt, die sich in der oberen Wand des Unterteils befinden. Dieser Deckel 13 ist mit Mitteln zur Führung oder zum Einschluß der Blattfeder 18 versehen, die desgleichen als Begrenzungsmittel für eine Bewein gung des Brückenteils dienen. Beispielsweise sind in dem Mittelteil der Abdeckung zwei nach unten gerichtete, vorspringende Ansätze 92 und 94 ausgebildet, die dadurch in der Mitte der Abdeckung ein im allgemeinen rechteckförmiges Fenster 93 erzeugen. Der untere Teil von jedem Ansatz 92 und 94 bildet eine langgestreckte Gabelung 95, die über die benachbarte Seile oder das Ende 98 des Brückenteils 80 schiebbar ist. so daß die Bewegung des Brückenteils 80 auf eine vertikale Bewegung begrenzt ist, und zwar in Abhängigkeil von der Verlängerung der Drahtstränge 16. wenn der Draht von Strom durchflossen und dadurch erwärmt wird. Der Oberteil der Gabelung 95 dient als Anschlag 97, der bei einer Verlängerung des Hitzdrahtes wirksam wird, wodurch die Druckkraft der Blattfeder 18 größer wird als die von dem Brückenteil 80 entgegengesetzte Kraft und das Brückenteil 80 somit angehoben wird, bis die Enden 98 des Brückenteils auf den Anschlägen 97 der Abdeckung 13 sitzen. Bei einer weiteren Verlängerung des Drahtslranges wird der Draht dann von der

JO durch das Brückenteil hervorgerufenen Zugspannung entlastet, da die Bewegung des Brückenleils zu Ende ist.

Dadurch wird eine Kriechdehnung des Drahtes infolge der Zuglast in dem Draht bei einer Erhitzung verhindert.

Das Hitzdrahtrelais wird genau eingestellt, indem eine Wechselspannung von etwa 4 V an die Drahtpole 74 und 75 angelegt wird. Dann werden die vier Drahtstränge durch Verstellen der Stellschraube 86 in dem Brückenteil 80 gleich gespannt, bis das Brückenteil so weit angehoben ist, daß seine Enden 98 an den Anschlägen 97 der Gabelung 95 der Abdeckung 13 angreifen. Es sollte eine Drehmomenlbegrenzung auf die Schraube gegeben sein, die zwischen 8,64 und 11,25 N χ cm liegt. Dann wird die Stellschraube 86 ein bis zwei volle Umdrehungen zurückgedreht. Die veränderbare Stellschraube 49 wird ebenfalls justiert, wenn an dem Hitzdraht 16 eine Wechselspannung zwischen 5 und 6 V liegt und an die Kontaklstücke 21, 22, 23 des Leistungsschalters eine elektrische Last angeschlossen ist. Die Stellschraube 86 wird dann gedreht, bis die Kontaktstücke 21, 22 und 23 schließea und anschließend wird die veränderbare Stellschraube 49 cedreht. bis diese bleichen Kontaktslücke öffnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hitzdrahtrelais mit einem Isoliergehäuse, einem Leistungsschalter mit feststehenden und bewegbaren Kontaktstücken und mit einem unter Federspannung stehenden Hitzdraht, der mit dem bewegbaren Kontaktstück in Verbindung steht und bei einer Längung im stromdurchflossenen Zustand eine Schließung der Kontaktstücke gestattet, wobei in der Schließstellung die Federvorspannung des Hitzdrahtes beseitig ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ^erpentinenförmig um am Isoliergehäuse Unterteil (11) befestigte Pfosten (76—78) herumgeführten Hitzdraht (16) und einer langgestreckten Schnappblattfeder (IS), deren >⁵ eines Ende (44) mit dem bewegbaren Schalterkontaktstück (21) in Verbindung steht, ein sich quer zu den Hitzdrahtwindungen erstreckendes Brückenteil (80) angeordnet ist, das auf einer Seite in Längsrichtung der Hitzdrahtwindungen verlaufende Nuten (82) zur Aufnahme der Windungen aufweist und durch das eine von der Nutseite zugängliche Stellschraube (86) hindurchgeführt ist, die mit dem anderen Ende (42) der Schnappblattfeder (18) in Eingriff steht.

2. Hitzdrahtrelais nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappblattfeder (18) drei Längsstreifen (36, 38, 39) aufweist, die an ihrem den Schaltcrkontaktstücken benachbarten bewegbaren Ende (44) und an dem abgestützten Ende (42) 3a miteinander verbunden sind wobei der Mittelstrei fen (36) nach oben gekrümmt ist und mit der Stellschraube (86) in Eingriff steht und die beiden Scilenstreifen (38, 39) jeweils mit einer V-förmigen Vertiefung verschen sind, die sich auf der Boden- w wand des Basisleiles (11) abstützende und in Querrichtung fluchtende Auflager (bei 52) bilden, und daß ferner am abgestüt/.en ßlallfcderende (42) eine Stellschraube (49) vorgesehen ist, die mit der Unterseite der Blattfeder (18) in Eingriff steht und ein Auflager bildet.

3. Hitzdrahtrelais nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das lsoliergchäiise Führungsansiit/e (92, 94) und Anschläge (97) aufweist, gegen die das lirückentcil (80) bei einem Slromfluß durch die I litzdrahtwindungen anliegt.