DE2112976A1

DE2112976A1 - Fuehlvorrichtung

Info

Publication number: DE2112976A1
Application number: DE19712112976
Authority: DE
Inventors: Sawyer Wilfried Albert
Original assignee: Satchwell Controls Ltd
Current assignee: Satchwell Controls Ltd
Priority date: 1970-03-17
Filing date: 1971-03-17
Publication date: 1971-10-07
Also published as: GB1352146A

Description

DIPL-ING. CURT WALLACH

DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, * /,

UNSER ZEICHEN: 1 3 117

SAi¹GHVWIL CONTROLS LIMITED Slough, Buckinghamshire, England

Fühlvorrichtung

Die Erfindung besieht sich auf Verbesserungen an kühlvorrichtungen, insbesondere bei thermisch betätigbaren Schaltern, und betrifft, genauer gesagt, kühlvorrichtungen mit einer Umschließung oder Kapsel, die sich in Abhängigkeit von der Ausdehnung bzw. Zusammenziehung einer darin enthaltenen Flüssigkeit oder einer Änderung eines Dampfdrucks ausdehnt bzw. zusammenzieht.

Bei-den bis jetzt bekannten thermisch betätigbaren Schaltern mit einer kühlvorrichtung der genannten Art besteht ein Nachteil darin, daß ein Versagen der kühlvorrichtung infolge einer Beschädigung der Umschließung oder des Entweichens des Fludes aus der Umschließung zu einer Zusammenziehung der Umschließung führt, so daß fälschlicherweise eine niedrige Temperatur angezeigt wird. In Fällen, in denen ein solcher Schalter dazu dient, die Betriebstemperatur einer Vorrichtung zu regeln, die durch die Fühlvorrichtung überwacht wird, kann sich ein solchem Versagen als Gefahrenquelle erweisen.

Die Erfindung sieht nunmehr eine Fühlvorrichtung vor, die eine Umschließung oder Kapsel umfaßt, welche ein Flud enthält und sich in Abhängigkeit von Änderungen eines durch die Fühlvorrichtung zu überwachenden Parameters ausdehnt

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bzw« zusammenzieht, wobei die Umschließung oder Kapsel so vorgespannt ist, daß sie beim Entweichen des Fludes eine .-Stellung' einnimmt, die von der zusammengezogenen Stellung unterschiedlich ist, die sich beim Vorhandensein des !Plud.es ergibt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die Umschließung ,oder Kapsel in !dichtung auf eine Stellung vorgespannt sein, bei der ihr Volumen ein Maximum ist, so daß sie sich beim Entweichen des Fludes ausdehnt.

Alternativ kann die Umschließung oder Kapsel in itichtung auf eine Stellung vorgespannt sein, bei der ihr Volumen einem Minimum entspricht, das kleiner ist als das Volumen des darin während des normalen Gebrauchs enthaltenen Fludes, so daß sich beim Entweichen des 3?ludes eine Zusammenziehung der Kapsel abspielt, die von der Zusammenziehung bei der normalen Arbeitsweise der kühlvorrichtung unterscheidbar ist.

Ferner sieht die Erfindung einen temperaturempfindlichen Schalter mit einer erfindungsgemaßen Temperaturfühlvorrichtung vor, bei dem die Anordnung derart ist, daß der Schalter beim Entweichen des Eludes aus der Fühlvorrichtung in dem Sinne betätigt wird, bei dem eine erhöhte Temperatur angezeigt wird. Wenn der Temperaturfühler gemäß der genannten ersten Ausführungsform ausgebildet ist, braucht keine zusätzliche Abänderung der Schaltvorrichtung bekannter Art erforderlich zu sein, da sich der Temperaturfühler beim Entweichen, des Fludes in der gleichen ./eise ausdehnt wie beim Erwärmen des Fühlers. Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann der Schalter zweite Betätigungsmittel umfassen, die auf ein Zusammenziehen der kühlvorrichtung über den normalen Bewegungsbereich hinaus ansprechen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten dar Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt teilweise im Schnitt -und teilweise in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Temperaturfühlers for dem Füllen mit einer Flüssigkeit.

Pig. 2 entspricht einem Teil von Fig. 1, zeigt jedoch die mit einer Flüssigkeit gefüllte Fühlvorrichtung.

Figo 3 zeigt in einem Schnitt einen Thermoschalter mit einem Temperaturfühler nach Fig. 1 und 2.

Fig. 4 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsform eines Temperaturfühlers nach der Erfindung vor dem Füllen mit einer Flüssigkeit.

Fig. 5 entspricht Fig. 4, zeigt jedoch den Temperaturfühler nach dem Füllen mit einer Flüssigkeit.

In Fig. 1 erkennt man zunächst einen Temperaturfühler bekannter Art vor deia Füllen mit einer Flüssigkeit. Sin solcher Fühler umfaßt eine umschließung, die sich aus zwei Membranen 1 und 2 zusammensetzt und durch ein Kapillarrohr mit einer Fühlblase 4 verbunden ist. Die durch die Membranen gebildeten Wände sind so angeordnet, daß sie im entspannten Zustand oder unter dem Einfluß einer gesonderten Feder in der aus Fig. 1 ersichtlichen '.Veise aufeinander liegen; bei einer Fühlvorrichtung bekannter Art bleiben die wände 1 und 2 während des Füllen der Vorrichtung mit Flüssigkeit bei Raumtemperatur in gegenseitige Anlage. Beim Gebrauch dieses bekannten Temperaturfühlers erstreckt sich der normale Bereich der Fühlbewegung zwischen der in Fig. 1 gezeigten Stellung und der Stellung nach Fig. 2, bei der die '.Yände 1 und 2 voneinander abgehoben sind, da sich die in der Blase 4 enthaltene Flüssigkeit infolge einer Erwärmung über die Umgebungstemperatur hinaus ausgedehnt hat. Sollte das Flud aus dem Temperaturfühler entwicken sein, behalten die Membranen oder Wände ihre Lage nach Fig. 1 ohne Rücksicht auf die Temperatur der Blase 4 bei, so daß sie fälschlicherweise

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anzeigen, daß sich die Blase 4 auf Rscumtemperatur befindet, was sich als gefährlich erweisen kann.

Gemäß der Erfindung werden die Membranen 1 und 2 der Fahrvorrichtung während des Füllens der Vorrichtung mit Flüssigkeit unter Kraftaufwand in einem kleinen Abstand von ZoB. etwa 0,63 mm voneinander gehalten, so daß die Membranen während des normalen Betriebs fler Fühlvorrichtung ständig unter Spannung gehalten werden und niemals in die in Fig. 1 gezeigte Stellung zurückkehren, solange die Flüssigkeit nicht aus der Vorrichtung entwichen ist. Somit kann man einen Thermoschalter, der mit einer solchen Fühlvorrichtung versehen ist, gegen ein fehlerhaftes Arbeiten sichern, indem man eine Einrichtung vorsieht, die anspricht, sobald die Membranen 1 und 2 die in Fig. 1 gezeigte Stellung erreichen.

Ein solcher Schalter ist in Fig. 3 dargestellt. Gemäß Fig, 3 umfaßt der Schalter einen nicht dargestellten Betätigungsdrehknopf, der mit dem freien Ende 2 einer Betätigungswelle 1 drehfest verbunden ist. Mit der Welle 1 ist bei 4 eine Platte 3 drehfest verbunden, die Lagebestimmungszapfen 5 aufweist, welche in einen Hocken 6 eingreifen, so daß das Drehen des nicht gezeigten Betätigungsknopfes bewirkt, daß sich die Welle 1, die Platte 3 und der Hocken 6 im Uhrzeigersinne bzw. entgegen dem Uhrzeigersinne drehen. Ferner ist eine Blattfeder 7 vorgesehen, die 3ich nicht zusammen mit der './eile 1 drehen kann, die Platte 3 und den locken 6 voneinander getrennt hält und so geformt ist, daß sie eine Anlagefläche für mindestens zwei Abschnitte der Oberseite des Nockens 6 bildet.

Die nach unten gerichtete liockenfläche am Umfang des ITockens 6 berührt einen Hebel 8 an einem Punkt 9» wodurch die Stellung dieses Hebels bestimmt ist. Der Hebel 8 ist auf einer Erhöhung 1,0 eines Druckstücks 11 drehbar gelagert, das an einer Membran 12 einer Temperaturfühlvorrichtung 13 befestigt ist. Der Hebel 8 trägt einen weiteren Hebel 15, der sich an zwei oder mehr Lagebestimmungsvorsprüngen 14 abstützt

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und umfaßt Halteschenkel 34» die in Öffnungen des Hebels 15 eingreifen. Der zweite Hebel 15 ist auf den Vorsprängen 14 drehbar gelagert und arbeitet während des normalen Betriebs an einem Ende mit einem. Vorsprung 16 des Hebels 8 zusammen. An der Oberseite des zweiten Hebels 15 ist nahe dem Lagervorsprung 16 des Hebels '8 eine Lagebestimmungsstift 17 befestigt. Der Stift 17 ist nicht gleichachsig mit dem Bruckstüek 11. Zwischen dem Stift 17 und einer unteren Verlängerung 19 der tfelle 1 ist eine Feder 18 vorgesehen. Bas andere Bnde des Hebels 15 trägt eine Bruckstäekbaugruppe 43 zum Betätigen zweier nicht gezeigter Kontakte einer Kontaktbaugruppe 21 entsprechend der Stellung der Welle 1 und dem thermischen Zustand eines Mediums, dessen !Temperatur durch die iEemperaturfühlvorrichtung 13 überwacht wird. Die Kontaktbaugruppe 21 mit den beiden nicht dargestellten Kontakten sowie Anschlußteile 22 sind an einem Basisteil 23 befestigt, das aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, z.B. einem Kunststoff» besteht.

Eine Verlängerung 41 des Druekstücks 43 ragt mit einem Spielraum durch eine Öffnung des zweiten Hebels 15» wobei das Druekstück durch einen Bund 42 zwischen dem zweiten Hebel 15 und der Kontaktbaugruppe 21 in seiner Lage gehalten wird. Das untere ünde der Verlängerung 41 hat einen kleineren Durchmesser und ragt mit einem Spielraum durch eine Öffnung eines dritten Hebels 38» der bei 39 drehbar gelagert ist und mit seinem anderen Ende 40 unter dem ersten Hebel 8 liegt. Der Lagerteil 39 des dritten Hebels 38 ruht auf einem vierten Hebel 35» der bei 36 drehbar gelagert ist und mit einer Stellschraube 37 zusammenarbeitet, damit seine Stellung gegenüber dem Gehäuse des Schalters variiert werden kann.

Im folgenden wird die »lirkungsweise^Les erfindungsgemä- Qen !Thermoschalter anhand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 3 zeigt die Sfelle 1 des Sghaliers in der "Aus^Stellung, bei der ein Rastabschnitt 24 der Blattfeder 7 in einen Schlitz 25 der Platte 3 eingreift. Bei dieser Stellung

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bewirkt der locken 6, daß der Hebel 8 an dem Punkt 9 seine tiefste Stellung einnimmt, bei der der zweite Hebel 15 Tanter Vermittlung durch die Lagerung IO das Bracks tack 45 aber den Bund 42 nacii oben bewegt hat, um die Kontakte in der Eontaktbaugrupp e 21 zu. öffnen; hierbei bleibt der Hebel 15 an &en Punkten 14 und 16 in Berührung mit dem Hebel 8. Jird die Welle 1 gedreht, bewegt sich der Hebel 8 an dem Punkt 9 nach oben, und hierbei bewegt sich, das Bruckstück 43 entsprechend nach unten, um die Kontakte der Baugruppe 21 zu schließen. Die Kontakte dienen normalerweise dazu, die Zufuhr von Wärmeenergie zu dem Medium zu. steuern, dessen !Eemperatur geregelt werden soll, lunmehr sei der Fall betrachtet, daß die Welle 1 auf eine Solltemperatur eingestellt worden ist. Der Punkt 9 verändert seine Sage nicht, doch wenn sich die Temperatur des Mediums erhöht, dehnt sich die Flüssigkeit in der kühlvorrichtung aus und bewirkt, daß sich die Membran 12 nach oben bewegt. Hierbei bewegt sieh auch das Druckstück 11 an dem Punkt 10 nach oben» so daß das Druckstiick 43 durch die Hebel 8 und 15 nach oben bewegt wird, bis sich die erwähnten Eontakte öffnen, iird die Welle 1 jetzt in ihre "Aus"— Stellung zurückgedreht, wird der Eebel 8 an dem Punkt 9 um . einen erheblichen Betrag nach unten gedruckt. Die Eeder 18 ist jedoch so angeordnet, daß sich der Hebel 15 unter diesen Umständen um die Lagerung 14 dreht und entgegen der Kraft der !Feder 18 an dem Punkt 16 von dem Hebel 8 abgehoben wird, um eine zu große Äufwärtsbewegung des Druckstücks 43 und eine zu hohe Beanspruchung derEDntaktbaugruppe 21 zu verhindern.

Zusammenfassend kann man feststellen, daß die Peder 18 dazu, beiträgt, den Socken 6 in seiner lage zu halten, das Druckstock 11 und die Membran 12 des Temperaturfühlers 13 ständig zu belasten und in Yerbindung mit einer zwei Hebel umfassenden Anordnung eine Überbeanspruehsng der Kontakt— baugruppe 21 zu verhindern.

Wenn ein erheblicher Teil der flüssigkeit aus dem fern-

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peraturfühler des soeben beschriebenen Schalters entweicht, zieht sich die Membran 12 bis unterhalb ihrer dem normalen Mindestvolumen entsprechenden Stellung zusammen, so daß der Hebel 8 jetzt mit dem Ende 40 des Hebels 38 in Berührung kommt und der Hebel 38 im Uhrzeigersinne um seine Lagerung 39 geschwenkt wird. Daher wird das Druckstück 43 durch das Ende 41 des Hebels 38 gegenüber dem Hebel 15 nach oben gedrückt, so daß die Kontakte der Baugruppe 21 geöffnet werden und jede Gefahr einer Überhitzung vermieden wird.

Die Schaltvorrichtung- läßt sich auch in Verbindung mit Kontaktbaugruppen verwenden, bei denen ein Stromkreis bei einer Temperaturerhöhung geschlossen wird, sowie bei Kontaktbaugruppen, die Umsehaltkontakte umfassen.

Eine weitere Ausführungsform eines Temperaturfühlers nacxi der Erfindung ist in Fig. 4 und 5 dargestellt. Diener Temperaturfühler ähnelt dem in Fig. 1 und 2 gezeigten, abgesehen davon, daß die Membranen 1 und 2 nicht aufeinander zu, sondern voneinander weg vorgespannt sind, so daß sie im entspannten Zustand oder unter dem Einfluß einer gesonderten Feder die In Fig. 4 gezeigte Lage einnehmen. Wenn der Temperaturfühler bei Raumtemperatur gefüllt wird, werden die Membranen zusammengedrückt, so daß nach dem Füllen mit Flüssigkeit bei Raumtemperatur die Membranen die in Fig. 5 gezeigte Lage einnehmen. Diese Ausführungsform eines Temperaturfühlers nach der Erfindung kann bei dem vorstehend beschriebenen schalter verwendet werden, wobei der Hebel 38 und die ihm zugeordneten Bauteile fortgelassen werden. Unter normalen Bedingungen arbeitet der Schalter dann in der beschriebenen ,ieise. _ifenn jedoch Flüssigkeit aus dem Temperaturfühler entweicht, dehnen sich die Membranen beim Eintreten von Luft aus, so daß die Kontakte der Baugruppe 21 geöffnet werden. Selbst wenn die Flüssigkeit nur ganz allmählich aus dem Temperaturfühler entweicht, tritt eine allmähliche Senkung der Temperatur ein, bei der der Schalter betätigt wird, so daß keine Gefahr auftreten kann.

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Wie aus der vorstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen ersichtlich, bietet die Erfindung den erheblichen Vorteil, daß die erfindungsgemäßen Thermoschalter mit einer Sicherungsfunlction arbeiten.

Ansprüche;

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Claims

ANSPRÜCHE

(_V1y kühlvorrichtung mit einer Umschließung oder Kapsel, die ein IPlud enthält, so daß sich die Umschließung oder Kapsel in Abhängigkeit von Änderungen eines mit Hilfe der Fühlvorrißhtung zu überwachenden Parameters ausdehnt oder zusammenzieht, dadurch gekennzeichnet , daß die Umschließung oder Kapsel (1, 2) so vorgespannt oder durch eine gesonderte Peder so beeinflußt ist, daß sie beim Entweichen des ITudes aus ihr eine Stellung einnimmt, die von der normalen Stellung unterscheidbar ist, die sie einnimmt, wenn das Flud darin enthalten ist.
2. kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Umschließung oder Kapsel (1, 2) in Richtung auf eine Stellung vorgespannt ist, bei der ihr Rauminhalt ein Maximum ist, so daß sie sich beim Entweichen des Fludes ausdehnt.
3. kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Umschließung oder Kapsel (1, 2) in Richtung auf eine Stellung vorgespannt ist, bei ihr Rauminhalt ein Minimum ist, das kleiner ist als das Volumen des in ihr während des normalen Gebrauchs enthaltenen Fludes, so daß sich die Umschließung oder Kapsel beim Entweichen des 3?ludes in einem Ausmaß zusammenzieht, das vom Ausmaß dar Zusammenziehung unterscheidbar ist, das während des normalen G-ebrauchs der kühlvorrichtung auftritt.
4. Auf Temperaturänderungen ansprechender Schalter, dadurch gekennzeichnet , daß er eine Fühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfaßt, und daß die kühlvorrichtung (13) so eingerichtet ist, daß sie den Schalter im Sinne des Anzeigens einer erhöhten Temperatur betätigt, sobald das ITud aus der Umschließung oder Kapsel (12) entweicht.

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5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i chnet , daß er eine kühlvorrichtung nach Anspruch 5 umfaßt, und daß der Schalter primäre Schalterbetätigungsmittel (8, 15) umfaßt, die durch die Fühlvorrichtung (13)
innerhalb ihres normalen Bewegungsbereichs betätigt werden, sowie sekundäre Schalterbetätigungsmittel, die durch die
Fühlvorrichtung betätigt werden, wenn sich die Umschließung oder Kapsel (1, 2) über ihren"normalen Bewegungsbereich zusammenzieht.

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