DE2113388A1

DE2113388A1 - Thermostat

Info

Publication number: DE2113388A1
Application number: DE19712113388
Authority: DE
Inventors: Meijer Gerhardus Jan
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1970-03-26
Filing date: 1971-03-19
Publication date: 1971-10-14
Also published as: FR2085147A5; NL7012292A; GB1342274A; NL7004367A

Description

OR-INQ. DIPL.-ING. M. SC. DIPL.-PM YS. O R. DIPl.-PM»S..

HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER

A ^R 744 h PATENTANWÄLTE IN STUTTGART 2. I 1 V/ 3 O 0

18.März 1971
h - 35

Ser.No. 70.04367
Ser.No. 70.12292

Texas Instruments Incorporated

Dallas, Texas, USA

13500 North Central Expressway

Thermostat

Die Erfindung bezieht sich auf einen Thermostat zum Schutz eines Gerätes, insbesondere einer Wicklung desselben, mit einem auf Wärme ansprechenden Thermoglied, das bei Erreichen einer bestimmten Temperatur ein Kontaktpaar, vorzugsweise schnappartig, öffnet, dessen einer beweglicher Kontakt auf dem Thermoglied angeordnet ist und dessen anderer Kontakt stationär ist.

Derartige Thermostaten sind allgemein bekannt und werden vielfach zum Schutz von Motoren für tragbare Bohrmaschinen, Handmischer o.dgl. verwendet. Wenn beispielsweise eine tragbare

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Bohrmaschine festläuft, so nehmen die Wicklungen des Motors einen hohen Strom auf und infolgedessen erwärmt sich die Maschine derart, dass der Thermostat abschaltet. Es darf nun nicht vorkommen, dass die Maschine nach dem Abkühlen automatisch wieder eingeschaltet wird, das beispielsweise elektromagnetisch mit Hilfe eines Halterelais geschehen kann. Dieses Halterelais wird dann beim Einschalten in seine Arbeitsstellung durch Handbetätigung gebracht. Diese elektromagnetische Art eines Schutzes bedeutet, dass in einer im allgemeinen so klein wie möglich konstruierten Maschine Raum für ein elektromagnetisches Bauelement geschaffen werden muss, das überdies so hergestellt sein muss, dass es gut funktioniert.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Thermostat zu schaffen, der den Einbau eines solchen elektromagnetischen Bauelementes überflüssig macht. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung bei dem eingangs erwähnten Thermostaten dadurch gelöst, dass elektrisch parallel zum Kontaktpaar ein PTC-Widerstandsglied angeschlossen ist.

Wenn also das vom Thermoglied gesteuerte Kontaktpaar geöffnet wird, so nimmt das PTC-Widerstandsglied einen Strom von nur wenigen Milliampere auf, was für den Motor unschädlich ist. Das PTC Widerstandsglied entwickelt jedoch so viel Wärme, dass das Kontaktpaar des Thermostaten offen bleibt. Damit ist ein " neues Wiederanlassen der Maschine nur möglich, nachdem die Maschine vorher stromlos gemacht wird.

Günstig ist es, wenn zwei Anschlussarme vorgesehen sind, von denen der erste den stationären Kontakt aufweist und der zweite mit dem Befestigungsende des Thermogliedes verbunden ist. Der Thermostat gemäss der Erfindung ist vorzugsweise im Gehäuse in der Weise angeordnet, dass das PTC-Widerstandsglied

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mechanisch und gegebenenfalls elektrisch mittelbar oder unmittelbar zwischen den beiden Anschlussarmen angeordnet ist.

Die Widerstandstemperaturkennlinie des PTC-Widerstandsgliedes hat bekanntlich einen steilen Teil mit einem Anomlie- oder Curie-Punkt, an dem der Strom sich selbst auf einer Temperatur entsprechend diesem Punkt stabilisiert und sehr niedrig ist.

Um ein schnelleres Ansprechen des Thermostaten zu erreichen, ist vorzugsweise die Anordnung so, dass der erste Anschlussarm als elektrisches Heizelement ausgebildet und so angeordnet ist, dass die erzeugte Wärme auf das Thermoglied einwirkt

Um die Wärme möglichst voll dem Thermoglied zuzuführen, ist es günstig, wenn zwischen dem ersten Anschlussarm und dem Gehäuse ein Isolierglied angeordnet ist.

In einer speziellen Ausführungsform ist die Anordnung so, dass der Thermostat einen Bimetallstreifen mit einem nichtabwickelbaren Oberflächenteil hat, so dass also nun der Streifen eine Schnappwirkung als Funktion einer bestimmten Temperatur aufweist. Ferner sind zwei Anschlussarme vorgesehen, von denen einer mit einem Bimetallstreifen verbunden ist und der andere einen festen Kontakt hat. Ausserdem ist ein Gehäuse vorgesehen, das alle Teile umgibt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Vorderansicht eines Thermostaten gemäss der Erfindung, wobei das Gehäuse des Thermostaten geschnitten ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht gemäss Fig.l, wobei das Gehäuse geschnitten ist,

Fig. 3 eine Untersicht auf den Thermostaten gemäss der Erfindung,

Flg. 4 eine Ansicht ähnlich wie Fig.2 mit dem bimetallischen Schaltkontakt in offenem Zustand und einem —an die Anschlussarme angeschlossenen Gerät.

Fig. 5 eine Vorderansicht entsprechend Fig.l durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine Seitenansicht entsprechend Fig.5.

Der Thermostat gemäss der Erfindung weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein Isolationsblock 2, ein unterer Anschlussarm 3 und ein oberer Anschlussann.4 untergebracht sind. Zwischen den beiden Anschlussarmen 3, 4 ist ein PTC-Widerstandsglied 5, d.h. ein Widerstand mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, und ein^«±nen Schaltkontakt 9 tragenden Bimetallstreifen 6 angeordnet, der vom PTC-Widerstand und auch vom unteren Anschlussarm 3 gehalten ist.

Der Bimetallstreifen 6 hat ein eingedrücktes Teilstück oder einen nicht abwickelbaren Oberflächenteil, so dass der Streifen als Funktion einer vorbestimmten Temperatur umschnappt. Der Thermostat ist mit einer Abdichtmasse 10 gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in das Gehäuse abgedichtet.

Die Wirkungsweise des Thermostaten gemäss der Erfindung ist nun wie folgt:

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Wenn die beiden Anschlussarme an ein Gerät angeschlossen sind, so schnappt der Schaltkontakt 9, wenn das Gerät und damit der Bimetallstreifen 6 von einem übermässig hohen Strom durchflossen werden, unter seiner Erwärmung um und nimmt nun die Stellung gemäss Fig.4 ein. Damit ist der PTC-Widerstand 5 nicht mehr durch die Anschlussarme kurzgeschlossen, so dass nun Strom durch diesen Widerstand hindurchfliesst. Das PTC-Widerstandsglied 5 hat anfangs nur einen niedrigen Widerstand, er steigt jedoch als Funktion der Temperatur steil nach seiner Temperaturkennlinie an, so dass sich sein Widerstand als Funktion der Temperatur rasch auf einen hohen Wert erhöht, worauf sich dann -tier Widerstand bei lirreichen des sogenannten Curie- oder Anomliepunktes stabilisert.

Durch die im PTC-Widerstandsglied erzeugte Wärme bleibt der Bimetallstreifen 6 in seinem offenen Zstand, auch wenn das Gerät sich wieder abkühlt, da durch das Widerstandsglied 5 lediglich ein kleiner Strom von einigen Milliampere fliesst, wodurch jedoch ein in Fig.4 eingezeichnetes Gerät 8 nicht aufgeheizt wird.

Das Gerät kann beispielsweise ein Motor einer handbetätigten Maschine sein, die im allgemeinen so klein wie möglich gebaut wird, was jetzt deswegen möglich ist, weil das heute verwendete Isolationsmaterial höhere Temperaturen aushalten kann als das früher eingebaute Isolationsmaterial. Wegen dieser höheren zulässigen Temperaturen ist es notwendig, den Thermostaten dicht an der Wicklung so anzuordnen, dass er im Hinblick auf die kleine Konstruktion des Motors wenig Raum einnimmt.

Das mechanische Festklemmen oder Einklemmen des PTC-Widerstandes zwischen den Anschlussarmen kann auch dadurch geschehen, dass eine Feder eingelegt wird. Ausserdem kann der PTC-Widerstand auf der anderen, nicht kontaktierenden Seite des Bimetallstreifens

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oder dem damit verbundenen Anschlussarm montiert sein, oder es kann ein weiterer Anschluss vorgesehen sein, mit dem die andere Anschlusseite des PTC-Widerstandsgliedes elektrisch und mechanisch, gegebenenfalls unter Zwischenschalten einer Feder, angeschlossen sein kann.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 sind gleiche Teile wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 4 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Soweit die Teile jedoch in ihrer Art gleich, jedoch in anderer Form eingebaut sind, sind die Ziffern mit einem Strich versehen.

|| An eine Innenwand des im wesentlichen quaderförmigen Gehäuses IJ liegt ein Isolationsblock/an, der einen inneren Vorsprung hat, auf dem das innere Ende des Anschlussarmes 4¹ angeordnet ist, das zugleich den stationären Kontakt bildet. Das Mittelstück 11 des Anschlussarmes 4¹ ist verengt und im Abstand vom Isolationsblock 2', gegen den das äussere Teilstück des Anschlussarmes 4' anliegt. An dieser Stelle schliesst sich in Querrichtung das PTC-Widerstandsglied 5 an, gegen das das hintere Ende des Thermogliedes 6 anliegt. Zwischen dem letzteren und dem Gehäuse 1* ist der Anschlussarm 3 eingefügt. Alle diese Teile können unter ihrer eigenen" "Federspannung oder durch sonstige Mittel zusammengehalten sein. Der dichte Abschluss geschieht auch hier durch eine Abdichtmasse 10.

Durch das schmale Mittelstück 11 ergibt sich jedoch eine höhere Erwärmung, die auf das Bimetallglied 6 einwirkt, so dass dieses schneller anspricht und der Schaltkontakt 9 geöffnet wird. Diese Wirkung wird dadurch erhöht, dass mindestens das Mittelstück aus einem elektrischen Widerstandsmaterial ist.

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Claims

Patentansprüche: ^

ΓΐJ Thermostat zum Schutz eines Gerätes, insbesondere einer Wicklung desselben, mit einem auf Wärme ansprechenden Thermoglied, das bei Erreichen einer bestimmten Temperatur ein Kontaktpaar, vorzugsweise schnappartig, öffnet, dessen einer beweglicher Kontakt auf dem Thermoglied angeordnet ist und dessen anderer Kontakt stationär ist, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch parallel zum Kontaktpaar ein PTC-Widerstandsglied (5) angeschlossen ist.

2. Thermostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Anschlußarme (3» ¹O vorgesehen sind, von denen der . erste (k) den stationären Kontakt aufweist und der zweite (3) mit dem Befestigungsende des Thermogliedes (5) verbunden ist.

3. Thermostat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Widerstandsglied (5) mindestens mittelbar zwischen den Anschlußarmen (3, ¹O angeordnet und mit diesen elektrisch verbunden ist.

4. Thermostat nach A'nspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Widerstandsglied (5) mindestens mittelbar mechanisch zwischen den Anschlußarmen (3, 4) festgeklemmt ist.

5. Thermostat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Widerstandsglied (5) auf der nicht kontaktierenden Seite des Thermogliedes (6) mechanisch angeordnet und damit elektrisch verbunden ist und daß die andere Anschlußseite des PTC-Widerstandsgliedes (5) an einen weiteren Anschlußarm angeschlossen ist.

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6. Thermostat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschlußarm (4¹) als elektrisches Heizelement ausgebildet und so angeordnet ist, daß die erzeugte Wärme auf das Thermoglied (6) einwirkt.

7. Thermostat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschlußarm (4¹) mindestens teilweise aus Widerstandsmaterial ist.

8. Thermostat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß -das Mittelstück (11) des ersten Anschlußarmes (4¹) einen kleinen Querschnitt aufweist.

9· Thermostat nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Anschlußarm (4') und dem Gehäuse (1') ein Isolierglied (2') angeordnet ist.

10. Thermostat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußarme als flache elektrisch leitende Streifen, insbesondere Metallstreifen (3_S 4), ausgebildet sind.

11. Thermostat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußarme (3*4) und das PTC-Widerstandsglied (5), gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Feder und/oder des hinteren Endes des Thermogliedes (6) zwischen den Wänden eines Gehäuses (11) eingeklemmt ist, das vorzugsweise sämtliche Teile umgibt.

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