DE2001096B2

DE2001096B2 - THERMAL SWITCH

Info

Publication number: DE2001096B2
Application number: DE19702001096
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. Wien. HOIh 37-46 Kutzelnigg
Original assignee: Electrovac, Fabrikation Elektrotechnischer Spezialartikel Gmbh, Wien
Priority date: 1969-01-15
Filing date: 1970-01-12
Publication date: 1973-01-25
Also published as: DE2001096A1; AT287104B

Description

40 durch die Planheit der Thermobimetallplatte definier-40 defined by the flatness of the thermal bimetallic plate

ten Temperatur das 0,3- bis l,0fache der Dicke der Thermobimetallplatte beträgt wobei & der l,4fache ¹ Kehrwert des Produktes aus der spezifischen Aus biegung und dem Quadrat des Verhältnisses desth temperature is 0.3 to l, the thickness of the 0fache Thermobimetallplatte wherein the & l, 4 times ¹ reciprocal of the product from the specific from bending and the square of the ratio of the

Die Erfindung betrifft einen thermischen Schalter, 45 Durchmessers bzw. der längsten Diagonale zur Dicke der eine als Temperaturfühler dienende, insbesondere der Thermobimetallplatte ist.
mit einem Sprungschaltwerk zur Herbetführung einer Vorteilhafterweise ist die Wölbung der Thermo-The invention relates to a thermal switch, 45 diameter or the longest diagonal to the thickness, which is a temperature sensor, in particular the thermal bimetallic plate.
with a snap-action switch mechanism for bringing up a

Momentschaltung in Verbindung stehende, gewölbte, bimetallplatte in Form eines Ausschnittes aus einer insbesondere aus einer Kugelfläche gebildete Thermo- Ellipsoid-, Paraboloid- oder Hyperboloidfläche gebimetallplatte mit stetiger Verformung aufweist. 50 bildet.Curved, bimetallic plate in the form of a section from a in particular, thermal ellipsoid, paraboloid or hyperboloid surface formed from a spherical surface, bimetallic plate with constant deformation. 50 forms.

Die bisher bekannten Schalter dieser Art bestehen Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der Er-The previously known switches of this type exist Another useful development of the

im allgemeinen aus einem Isolierkörper, auf dem ein findung besteht darin, daß die Wölbung der Thermo-Kontaktsystem mit den Stromzuführungen aufgebaut bimetallplatte in Form eines Ausschnittes aus zwei ist, einem mit dem Isolierkörper verbundenen Ge- aneinandergrenzenden Kegelflächen mit unterschiedhäuse, das der Aufnahme des Thennobimetallfühlers 55 lichem öffnungswinkel gebildet ist.
dient, dem Thermobimetallfühler selbst, einem Ein Ausführungsbeispiel nach den AnsprüchenGenerally from an insulating body on which there is a discovery that the curvature of the thermal contact system with the power supply lines is built up bimetallic plate in the form of a section of two, one with the insulating body connected to adjacent conical surfaces with different housing that accommodates the thennobimetallic sensor 55 Lichem opening angle is formed.
serves, the thermal bimetal sensor itself, an An embodiment according to the claims

Sprungschaltwerk zur Erzielung der Momentschal- wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher tung und einem Einstell- und Hebelsystem. Der Füh- erläutert.Snap-action switching mechanism to achieve the momentary switch is explained in more detail below with reference to the drawings control and an adjustment and lever system. The Füh- explained.

ler wirkt über das Hebelsystem auf das Sprungschalt- Fig. 1 zeigt Arbeitskennlinien bekannter thermi-ler acts via the lever system on the snap switch- Fig. 1 shows the operating characteristics of known thermal

werk. 60 scher Schalter und eines thermischen Schalters nachplant. 60 shear switches and a thermal switch

Die bekannten Thermobimetallfühler weisen den den Ansprüchen,The known thermal bimetallic sensors have the requirements

Nachteil auf, daß sie für thermische Schalter mit ein- Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II derDisadvantage that they are for thermal switches with a Fig. 2 a section along the line II-II of the

stellbaren Schalttemperaturen nur mit einem ver- Fig. 3,adjustable switching temperatures only with an adjustable Fig. 3,

hältnismäßig großen Aufwand herangezogen werden Fig. 3 die Draufsicht auf einen thermischenrelatively large effort are used. Fig. 3 is a plan view of a thermal

können, zumal das Arbeitsvermögen (Kraft mal Weg) 65 Schalter undcan, especially since the work capacity (force times distance) 65 switches and

dieser bekannten Thermobimetallfühler für kleine Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV derthis known thermal bimetal sensor for small Fig. 4 is a section along the line IV-IV of the

Thermoschalter mit hoher Schaltleistung oft zu ge- Fig. 2.
ring ist. Um den Unterschied zwischen dem erfindungs-Thermal switches with high switching capacity often to Fig. 2.
ring is. To tell the difference between the inventive

•t• t

gemäßen thermischen Schalter und bekannten ther- mittleren Sekante 10 ab. Dieser Bereich wird als frischen Schaltern darzulegen, ist in der Kurve 1 der Regelbereich herangezogen. In diesem Bereich ist das Fig.l die Arbeitskennlinie eines Thermobimetall- Arbeitsvermögen auf Kosten des Arbeitsvermögens fühlers bekannter Form gezeigt, wobei auf der im außerhalb hegenden Bereich beträchtlich verAbszisse die Temperatur T und auf der Ordinate das 5 größert Zahlenmäßige Berechnungen haben ergeben, Maß A für die Arbeit aufgetragen ist Ist die richtige daß sich je nach dem Steigerung^ des Arbeits-Anpassung von Fühler und Sprungschaltwerk ge- Vermögens, je nach der geforderten linearität und geben, was üblicherweise der Fall ist, dann kann als je nach den Abmessungen der ThermobimetaUplatte Maß h die Ausbiegung des freien Thermobimetall- für die Größe des Iineantatsbereiches Werte von 30 fühlers dienen. Ein geeignetes Maß ist beispielsweise io bis 70° C ergeben, also durchaus brauchbare Werte, die Ausbiegung am Ende eines einseitig eingespann- Ein Ausfuhrungsbeispiel für einen thenroschen ten BimetaUstreifens, das Produkt aus Radius und Schalter nach den Ansprüchen zeigen die t<ig.2 Verdrehungswinkel einer Bimetallspirale oder die bis 4. Der aus den Teilen 11, 12 zusammengesetzte Wölbungshöhe einer Bimetallplatte. Isolierkörper trägt die Stromzufuhrungen 13 und dasaccording to thermal switch and known thermal average secant 10 from. This range is to be presented as fresh switches, the control range is used in curve 1. In this area, Fig.l shows the working characteristic of a thermal bimetallic work capacity at the expense of the work capacity sensor known form, with the temperature T on the outside lying area considerably verAbscissa and on the ordinate the 5 largest numerical calculations have resulted, dimension A for the work is applied is the correct one that, depending on the increase in the work adaptation of the sensor and snap-action switchgear, depending on the required linearity and give, which is usually the case, can then be measured depending on the dimensions of the thermal bimetallic plate h the deflection of the free thermal bimetal for the size of the lineantatsbereiches values of 30 sensors are used. A suitable dimension is, for example, 10 to 70 ° C, i.e. perfectly usable values, the deflection at the end of a unilaterally clamped strip, the product of the radius and switch according to the claims show the t <ig.2 angle of rotation a bimetallic spiral or up to 4. The arch height of a bimetallic plate composed of parts 11, 12. Insulating body carries the power supplies 13 and the

Wie ersichtlich, ist bei der Arbeitskennlmie 1 der i₅ Kontaktsystem 14, 15. Mit dem Isolierkörper ist dasAs can be seen, the working characteristic 1 is the i ₅ contact system 14, 15. This is with the insulating body

Zusammenhang zwischen A und Γ anbähemd linear, Gehäuse 16 verbunden, das der Aufnahme des lem-Relationship between A and Γ attaching linear, housing 16 connected, which accommodates the lem-

da die spezifische Ausbiegung eines Thermobimetalls peraturfühlers 17 dient Dieser ist m der gezeichnetensince the specific deflection of a thermal bimetallic temperature sensor 17 is used. This is m the one drawn

innerhalb eines nicht zu großen Temperatur- Ausführung eine 0,4 mm dicke Thennobunetallplattea 0.4 mm thick Thennobunetallplatte within a temperature that is not too high

be reiches als konstant betrachtet werden kann. mit kreisförmiger Berandung mit 20 mm Durchmesserrange can be viewed as constant. with a circular border with a diameter of 20 mm

Eine andere, ebenfalls bekannte Arbeitskennünie 20 aus TB 1170 DIN 1715 mit einer spezifischen Ausweisen die Thermobimetallfühler mit Schnappwir- biegung von 11,7 · 10-°/° C. Aus der spezifischen kung auf. Ein Beispiel dafür zeigt die Kurve 2 der Ausbiegung und den Abmessungen erhalt manAnother, also known work profile 20 from TB 1170 DIN 1715 with a specific ID the thermal bimetallic sensor with snap-in curvature of 11.7 · 10- ° / ° C. From the specific kung on. An example of this is shown in curve 2 of the deflection and the dimensions are obtained

ah & = 43° C in der gezeichneten Ausfuhrung soll die ah & = 43 ° C in the version shown, the

Fig. 1, bei der der Differentialquotient ^ in einem Thermobimetallplatte bei 78°C plan sein. Sie wurdeFig. 1, in which the differential quotient ^ in a thermal bimetallic plate at 78 ° C be flat. she got

bestimmten Temperaturbereich negativ ist (strich- 25 kalottentörmig derart verformt, daß ihre Wölbungs-certain temperature range is negative (line-shaped, dome-shaped deformed in such a way that its curvature

Iierter Teil der Kurve). Die Arbeitskennlinie weist höhe bei der um* = 48° C unterhalb der durch dieIter part of the curve). The working curve shows the height at the by * = 48 ° C below the through the

dadurch zwei sogenannte Schnappstellen 3, 5 auf, bei Planheit definierten Temperatur von 70 C, also beias a result, two so-called snap points 3, 5, with a flatness defined temperature of 70 C, i.e. at

deren Erreichen der Thermobimetallfühler schlag- 22° C 0,19 mm beträgt, das ist das 0,475fache ihrerthe thermal bimetallic sensor reaches an impact 22 ° C of 0.19 mm, which is 0.475 times its value

artig in die Lagen 4, 6 klappt; das Sprungschaltwerk Dicke. Durch die dem Fühler gegebene Wölbunglike in the layers 4, 6 folds; the snap switch thickness. Because of the curvature given to the feeler

ist in diesem Falle mit dem Fühler in einem Bauteü 30 weist er im Bereich von 48 bis 92 C ein um 33 »/0If in this case the sensor is in a component 30, it shows a 33/0 in the range from 48 to 92 ° C

vereint. größeres Arbeitsvermögen auf als eme gleich großeunited. greater work capacity than an equally large one

Die Arbeitskennünie eines erfindungsgemäßen kreisförmige Bimetallplatte aus dem gleichen Mate-Füblers zeigt die Kurve 7 der Fig. 1. Es hat sich rial, der diese Wölbung nicht gegeben wurde Der herausgestellt, daß praktisch alle Wölbungsformen Thermobimetallfühler steht mit der massiven Scheibe bei gleicher Wölbungshöhe und sonst gleichen Be- 35 18 durch die Einstellschraube 19 im Eingriff. Sprungdingungen nahezu die gleiche Arbeitskennlmie auf- schaltwerk und Hebelsystem sind in der gezeichneten weisen. Im Bereich zwischen den Linien 8, 9, dem Ausführung in einer Tellerfeder 20 vereinigt, die Linearitätsbereich, ist die Arbeitskennünie fast linear, über die Isolierbolzen 21 (F i g. 4) auf das Kontaktd. h.. sie weicht nicht mehr als z. B. 5°/o von ihrer system wirkt.The working profile of a circular bimetallic plate according to the invention from the same mate filler shows the curve 7 of FIG. 1. It has rial that this curvature was not given The found that practically all forms of curvature thermal bimetallic sensor stands with the solid disc with the same arch height and otherwise the same position 35 18 by means of the adjusting screw 19 in engagement. Jump conditions Almost the same working characteristics of the switchgear and lever system are in the one shown point. In the area between the lines 8, 9, the execution in a plate spring 20 united, the Linearity range, the working characteristic is almost linear, via the insulating bolt 21 (Fig. 4) on the contact. h .. it does not give way more than z. B. 5% of your system works.

Hj»rzu 1 Blatt ZeichnungenHalf of 1 sheet of drawings

Claims

The sensitivity (small switching temperature differences)

Patent claims: «nz) and Sdutik ^« η »fa ****** ^Scha Iters

., depend on the ArbertPjprmogen.

Snap-action switch mechanism to bring about a Mo-specific size of the thermal switch,

stood at the furthest point on the edge of the temperature difference from the
a boundary surface depends on the tangential "and above AUEM from a Formfaktor_, .This at the center L same Begrenzunisfläehe overall form factor is beispielswe ^ e for eme faeisformige expected Gesamtwölbungshöhebei a temperature-bimetal by 27" / o and for a BimetaHspirale temperature of "° C above and up to the front is 33% cheaper than for a bimetallic strip
sign below the due to the flatness of the The aim of the invention is above all,

Thermal bimetallic plate defined temperature that * o avoid the disadvantages of the known switches 0.3 to 1.O times the thickness of the thermobimetallic and from a given thermobimetallic volume plate, where 0 is 1.4 times the reciprocal of the greatest possible work capacity. Product from the specific curvature and Gedem on which the present invention is based Square of the ratio of the diameter thanks is that it is this work capacity or the longest diagonal to the thickness, which is only required in a certain temperature range. Thermal bimetal plate is. So does the bimetal sensor have such a shape,

2. Thermal switch according to claim 1, that it is at temperatures far from this Temdurch characterized that the bulge stores the temperature range work and then in this Thermal bimetallic plate (17) gives off more and more in the form of an output area, so is the relevant information cut from an ellipsoid, paraboloid or temperature range a higher work capacity Hyperboloid surface is formed. Disposal.

3. Thermal switch according to claim 1, according to the invention, the thermal bimetallic plate is closed characterized in that the curvature of the in addition to its purely from the thermobimetallic Pnn-ThermobimetaUplatte (17) arched in the form of a camber originating from Auszip, with the as Section from two adjoining cones at the distance of the most distant edge point surfaces with different opening angles are a boundary surface from the tangential plane in is the center point calculated on this boundary surface

Total bulge height at a temperature of 0 ° C above and down to the sign below the