DE2137906A1 - Temperaturgesteuerter Schalter - Google Patents

Temperaturgesteuerter Schalter

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DE2137906A1
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switch
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Umaki; Endo Masanori; Kamata Katsuo; Akita Tomomichi; Yokohama Kanagawa Kato (Japan)
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Tokin Corp
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Tohoku Metal Industries Ltd
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    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/02Details
    • H01H37/32Thermally-sensitive members
    • H01H37/58Thermally-sensitive members actuated due to thermally controlled change of magnetic permeability
    • H01H37/585Thermally-sensitive members actuated due to thermally controlled change of magnetic permeability the switch being of the reed switch type

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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)

Description

  • Temperaturgesteuerter schalter Die Erfindung betrifft einen temperaturgesteuerten Schalter, dessen Betätigung von der änderung der magnetischen Sättigungsinduktion einer magnetischen, mit einem Permanentniagneten zusammenwirkenden Substanz in Abhängigkeit von der Temperatur abgeleitet wird, und der die Zungen eines Resd-Schalters in die Ein und Ausschaltstellung bewegt Schalter, bei denen die Änderung der Sättigungsinduktion einer magnetischen Substanz in Abhängigkeit von der Temperatur dazu benutzt wird, den Magnetfluse eines Permanentmgneten zu steuern und dabei entsprechend der Stärke oder Verteilung des magnetischen Flusses kontektzungen in die Ein- und Ausschaltstellung su bewegen, und die sich infolgedessen von den Schaltern, deren Funktion auf anderen Gesetzmässigkeiten, wie ausdchung, Kontraktion, elektrische Widerstandsänderung oder in einem als Temperaturfühler tätigen Abschnitt des Schalters wirkende thermoelektromotorische Kraft, beruhen, sind bekannt.
  • Man hat bereits an die Verwendung von Ferrit für derartige Schalter gedacht. Trotzdem ist ein vorteilhafter Schalter dieser Gattung bisher nicht geschaffen worden, weil sich Ferrit als eine Art von Keramik bzgl. des thermischen Ausdehnungskoeffizientell von anderen Bauteilen des temperaturgesteuerten Schalters weitgehend unterscheidet, gegen Wärmestösse nicht widerstandsfähig genug ist und eine grosse Wärmekapazität, aber eine schlechte Wärmeleitfähigkeit hat. Ausserdem sind solche Schalter deshalb nachteilig, weil es unmöglich ist, ihre Arbeitstemperatur variabel zu machen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel der bisher bekannten Schalter der vorstehend behandelt Gattung zu beseitigen und einen temperaturgesteuerten Schalter zu schaffen, der seine Kontaktzungen mittels einer kleinen Menge Ferrit ein- und ausschaltet und sich durch ein gutes thermisches Ansprechvermögen und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Wärmestösse auszeichnet. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin dass bei einem temperaturgesteuerten Schalter, der mit einer temperaturabhangigen magnetischen Substanz ausgerüstet ist, deren Sättigungsinduktion sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert und einen Reed-Schalter aufweist, dessen Kontaktsungen mit dem Feld eines Permanentmagneten in Reihe oder parallel angeordnert ist, wobei der Reed-Schalter durch die durch Temperaturänderung hervorgerufene Änderung der Stärke oder Verteilung des Magnetflusses in die Ein- oder jusschaltstellung gebracht wird, erfindungsgemäss der Permanentmagnet aus Barium-Berrit und die temperaturabhäneige magnetische Substanz aus einem Ferrit der Mn-Zn-Gruppe besteht.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. In diesen zeigen: Fig. 1 verschiedene Kennlinien der magnetischen Sättigungsinduktion einer temperaturabhängigen magnetischen Substanz in Abhängigkeit von der Temperatur, die Fig. 2a und 2b schaubildliche Darstellungen, die das Arbeitsprinzip eines temperaturgesteuerten Schalters erläutern, bei dem eine Kombination eines Permanentmagneten mit einer temperaturabhängigen magnetischen Substanz und ein Reed-Schalter zusammen wirken, die Fig. 3a, 3b und 4 weitere Ausführungsformen der Erfindungs die Fig. 5a und 5d zusätzliche Ausführungsformen der Erfindung mit einer graphischen Erläuterung ihres Arbeits= prinzips die Fig. 6a bis 6c ein weiteres Arbeitsprinzip und die Begrenzung der Dimensionen der temperaturabhängigen magnetischen Substanz in Form eines erläuternden Schaubildes, und die Fig. 7a und 7b sich von den in den anderen Figuren gezeigten Busfuhrungsbeispielen unterscheidende Abwandlungen der Teile eines temperaturgesteuerten Schalters, zum Zweck der Erläuterung schematisch dargesialt.
  • In Fig. 1 zeigt a die Kennlinie der magnetischen Sättigungsinduktion einer Nickel-Eisenlegierung mit 32% Nickel in Abhängigkeit von der Temperatur, die allgemein als "Legierung für magnetischen Nebenschluss" bezeichnet wird und seit langem Verwendung findet, um die temperaturbedingten Anderungen des Kraftflusses eines Permanentmagneten zu kompensieren. Kurve b ist die Kennlinie von Ferrit, bei dem die magnetische Sättigungsinduktion abnimmt, wenn die Temperatur steigt, wenn die Curie-Temperatur Tc erreicht wird. Die Curie-Temperatur von Ferrit kann frei durch Änderung seiner Zusammensetzung eingeregelt werden. Beispielsweise kann Ferrit ohne weiteres als solches der Mn-Zn-Gruppe hergestellt werden; das ist eine Substanz, deren Curie-Temperatur innerhalb des Bereiches von -1000 C bis + 30000 liegt. Die durch die Kurve veranschaulichte Kennlinie zeigt die Eigenschaft eines Materials aus staubförmigen Legierungen, die beispielsweise der Be-Rh-Gruppe oder der Mn-Cr-Sb-In-Gruppe angehören. Die magnetische Sättigungsinduktion dieser Materialien steigt infolge der Phasen-Transformation bei einer bestimmten Temperatur steil an. Der Vergleich der vorstehend genannten Materialien ergibt, dass die Legierung für magnetischen Nebenschluss, die ein Metall darstellt bzgl. Wärmeleit- und arbeitsvermögen zu bevorzungen ist, aber die Festlegung der Curie-Temperatur Durch Auswahl der Anteile seiner Komponenten sehr erschwert, so dass die Herstellungskosten hoch sind. Bei Ferrit als Metalloxyd und einer Art von Keramik ergeben sich Probleme wegen-seiner Widerstandsfähigkeit gegen Wärme-Stösse. Aber die Auswahl seiner Zusa:nmensetzung ist leicht durchführbar, so dass Materialien mit weitgehend unterschiedlichen Curie-Temperaturwerten gewonnen werden können. Ferrit ist mit geringen Kosten in Massen herstellbar. Material mit der Eigenschaft der Phasen-?ransformation wäre wegen der Steil ansteigenden Temperaturkennlinie vorzuziehen, aber wegen seiner staubförmigen Struktur ist es brüchig und teuer. Sine Verwendbarkeit ist daher beschränkt.
  • Aus industrieller Sicht ist daher die Verwendung von Ferrit am günstigsten.
  • Die Fig. 2a und 2b stellen Schaubilder dar, die die Wirkungsweise eines temperaturgesteuerten Schalters erläutern, bei dem ein Permanentmagnet und eine temperaturabhängige magnetische Substanz, deren Sättigungsinduktion sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, zusammenwirken. Dieser temperaturgesteuerte Schalter gleicht insofern einem bekannten magnetisch gesteuerten Schalter, der im folgenden Reed-Schalter geannt werden soll, als er ein paar elastischer Reed-Kontaktzungen aus magnetischem Material besitzt, dessen Kontaktenormalerweise voneinander entfernt sind und geschlossen werden, wenn der Magnetfluss durch beide Reed-Kontaktzungen hindurchgeht, wobei aber die Unterbrechung und Schliessung durch die Temperatur gesteuert wird, Der Magnetfluss ist in der Zeichnung durch Linien dargestellt, von denen die ohne Unterbrechung voll ausgezogene den Weg des Magnetflusses in dem Fall wiedergibt, in dem die temperaturabhängige magnetische Substanz ferromagnetische Eigenschaften hat, während der Magnetfluss im Fall paramagnetischer Eigenschaften dieser Substanz auf dem Wege verläuft, den die gestrichelte Linie kennzeichnet.
  • In Fig. 2a sind die Reed-Kontaktzungen 1 und 2 des Reed-Schalters und die temperaturabhängigen magnetischen Substanzen 3 und 4 so angeordnet, dass sie mit dem Magnetfluss eines Paramanentmagneten 5 in der Reihe liegen. Im Fall, dass die temperaturabhängigen magnetischen Substanzen 3 und 4 ferromagnetische Eigenschaften haben, wird der Magnetfluss in die temperaturabhängigen magnetischen Substanzen 3 und 4 eingeführt und fliesst über die Reed-Kontaktzungen 1 und 2, so dass deren Kontakte geschlossen werden. Sofern andererseits die die temp.raturabhängigen magnetischen Substanzen 3 und 4 paramagnetisohe Eigenschaften haben, verläuft der Magnetfluss nach der geetrichelten Linie eo das die Kontakte der Reed-Kontakzungen in die Offenstellung gelangen. Falls die temperaturabhängigen magnetischen Substanzen aus Ferrit bestehen, nimmt der die Reed-Kontaktzungen 1 und 2 duchlaufende Magnetfluss mit Erhöhung der Temperatur ab, so dass der Schalter der Gattung von temperaturgesteuerten Schaltern angehört, die ihre Kontakte bei erhöhung der Temperatur öffnen. Die Fig. 2b zeigt Reed-Eontaktzungen 6 und 7 eines Reed-Schalters und eine temperaturabhängige magnetische Substanz 8, die zu einem Permanentmagneten 9 parallel angeordnet ist, so dass, falls die temperaturabhängige magnetische Substanz 8 ferromagnetische Eigenschaften hat, der Magnetfluss des Permanentmagneten 9 innerhalb der temperaturabhängigen-magnetischen Substanz verläuft, wie in der Zeichnung durch die voll ausgezogene Linie angegeben, so dass die Kontakte voneinander entfernt sind. Wenn die temperaturabhängige magnetische Substanz 8 paramagnetisch ist, verläuft der Magnetfluss über die Reed-Kontaktzungen 6 und 7, so dass die Kontakte geschlossen sind. Das bedeutet, dass, falls die temperaturabhängige magnetische Substanz aus Ferrit besteht, die Kontakte sich schliessen, wenn sich die Temperatur erhöht und die magnetische Sättigungsinduktion abnimmt. Ferner werden die Kontakte in die Offenstellung gelangen, falls die temperaturabhängige magnetische Substanz aus einem Material besteht, dass eine Kennlinie nach Eurge c von Fig. 1 besitzt, wenn die Temperatur der temperaturabhängigen magnetischen Substanz die Temperatur der Phasentransformation übersteigt. Da die Kennlinie der Änderung der magnetischen Sättigungsinduktion in Abhängtgkeit von der Temperatur der temperaturabhängigen magnetischen Substanz wiederkehrt, werden die Kontakte entgegengesetzt betätigt, wenn die Temperaturänderung in umgekehrter Richtung vor sich geht.
  • Da der oben besprochene temperaturgesteurte Schalter ebenso wie der bekannte Reed-Schalter in ein mit inertem Gas gefüll tenGlasrohr eingeschlossen ist, ist er explosionsgeachUtst und kann dort verwendet werden, wo ein konventioneller temperaturgesteuerter Schalter nicht verwendbar ist, nämlich in einer Umgebung, wo explosive Gase oder Staube anwesend sind. Da ausserdem die Kontakte eine Sprungbewegung ausführen, kann beim Gebrauch unter Umgebungsbedingungen eine grosse Zahl von Schaltbewegungen ausgeführt werden. Da der Reed-Schalter in einem Behälter aus Glass eingeschlossen ist, kann das Glas zu Bruch gehen oder die Kennwerte, z.B. die Arbeitstemperatur kann vom Sollwert abweichen, weil Differenzen in den Ausdehnungskoeffizienten des Glases, der temperaturabhängigen magnetischen Substanz und/oder des Permanentmagneten bestehen. Um dieses Problem zu lösen, wird erfindungsgemäss ein Permanentmagnet aus Barium-Ferrit und Ferrit als tempeaturanhängige magnetische Substanz verwendet, wobei ersterer mit dem Glas des Reed-Schalters vereinigt ist und alle wesentlichen Teile des Schalters aus Keramik bestehen. Wenn die drei erwähnten Elemente mittels hitzebeständigem Kunstharz miteinasder verbunden sind, gehen das Glas, der Permanentmagnet und die temperautrabhängige magnetische Substanz nicht infolge von Unterschieden in der Wärmeausdehnung zwischen diesen Elementen zu Bruch. Die in den Reed-Schaltern eingebauten, den Eagnetfluss erzeugenden und steuernden Teile, d.h. Permanentmagnet und temperaturabhängige magnetische Substanz können BingBorm aufweisen. Ausserdem können Massnahmen zur Beschleunigung der Temperatur-Ansprechgeschwindigkeit vorgesehen werden, -WIlLI gelegentlich auftretenden Teildifferenzen der thermischen ausdehnung zu begegnen und die Punktion des Schalters zu sichern. Die Figuren 3a und 3b zeigen praktische Ausführungsformen. In Big. 3a ist der Reed-Schalter mit 10 bezeichnet. Der Permanentmagnet ii ist zwischen die Schenkel einer U-förmig ausgebildeten temepraturabhäneigen magnetischen Substanz 12 eingebaut. Diese Schenkel wirken als Jochstücke zur Verdichtung des Magnetflusses des Permanentmagneten 11, wenn die T-förmigetemperaturabhängige magnetische Substanz ferromgnetiiche Eigenschaften hat. Der die Schenkel verbindende obere Teil der temperaturabhängigen magnetischen Substanz bildet einen magnetischen Nebenschluss; dabei ergibt sich eine weitgehende, die Kontakte des Reed-Schalters steuernde Änderung des Magnetflusses und eine verlässliche Arbeitsweise kann erwartet werden. Ferner bildet der den magnetischin Nebenschluss erzeugende obere Teil der temperaturabhängigen magnetischen Substanz das Organ, welches die Temperaturen unmittelbar abfuhlt und kann verkleinert werden, so dass die Ansprechgeschwindigkeit gross wird. Es ist auch möglich, die Breite des den magnetischen Nebenschluss bildende Teils der temperaturabhängigen magnetischen Substanz 12 gegenüber derjenigen des Permanentmagneten 11 zu vergrössern und entsprechend dünn zu machen, wobei die Temperatur-Ansprechgeschwindigkeit noch weiter vergrössert wird. In Fig. 3b ist der Reed-Schalter mit 13, der Permanentmagnet mit 14 und die temperaturabhängige magnetische Substanz mit 15 bezeichnet.
  • Bei dieser Ausführung umgibt die temperaturabhängige megnetische Substanz 15 den ganzen Umfang der Seitenfläche des Permanentmagneten 14 so dss sich eine vergrösserte Oberfläche der temperaturabhängigen magnetischen Substanz und ein vergrössertes Temperatur-Ansprechvermögen ergibt. Beide Ausführungsformen nach den Figuren 3a und 3b arbeiten derart, dass sich ihre Kontakte schliessen, wenn die temperaturabhängige magnetische Substanz paramagnetisch wird. Falls die temperaturabhängige magnetische Substanz aus Ferrit besteht und U-förmig oder O-förmig ist, kann sie einstückig geformt und auf diese Weise in Massen hergestellt werden.
  • Bei dem temperaturgesteuerten Schalter nach Fig. 4 sind die Kontakte des Reed-Schalters nicht in die Mitte gerückt. Er kan klein gehalten sein und seine Temperaturansprechgeschwindigkeit kann je nach seiner Verwendung gross sein. Das Metallgehäuse 20 liegt in der Flüssigkeit, deren Temperatur abgefühlt werden soll. Es ist mittels eines Flansches 21 an einer Gefässwand angebracht. Eines der Anschlussenden des Schalters ist mit 22 bezeichnet, das andere Anschlussende ist mit dem Schalterboden verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist der aus dem Reed-Schalter 23, einem Permanentmagneten 24 und einer temperaturabhängigen magnetischen Substanz 25 bestehende temperaturgesteuerte Schalter in einem Metallgehäuse eingeschlossen. Dieses Gerät spricht gut auf die Temperatur an und funktioniert einwandfrei als temperaturgesteuerter Schalter, weil der Temperaturfühler weit an das aussenliegende Ende gerückt ist, deshalb weniger dem Einfluss der Gefässwandung ausgesetzt und weil im Falle einer strömenden Flüssigkeit, deren Strömungsgeschwindigkeit hoch ist, der Temperaturf2hler von der Wandung entfernt angeordnet ist. Im Gegensatz zu der allgemein bekannten Bauform, bei der die Kontakte der Reed-Kontaktzungen in der Mitte des Glasrohres angeordnet sind, ist der Mechanismus des Reed-Schalters bei dieser Ausführungsform nach einer Seite versetzt und die temperaturabhängige magnetische Substanz ist an das eine Ende des Schalters herangerückt.
  • Die Fig. 5a bis 5d zeigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen eine ringförmige magnetische Substanz den Reed-Schalter umgibt und eine vergrösserte Oberfläche hat0 Sie zeichnen sich durch eine bessere Temperatur-Ansprechgeschwindigkeit aus und eignan sich vorzugsweise zum Abfühlen der Temperaturen um den ganzen Umfang herum, d0h. der Umgebungstemperatur. In Big. 5b ist der in der Mitte des Glasrohres angeordnete Kontakte aufweisende Reed-Schalter mit 30, der zylindrische Permanentmagnet mit 31 und die temperaturabhängige magnetische Substanz mit 32 bezeichnet. Die Lage dieser Elemente im Verhältnis zueinander ist in Fig0 5a gezeigt.
  • Diese zeigt die Zonen für Öffnung und Schliessung der Reed- Kontakte des Schalters, die erscheinen, wenn sie unter der Bedingung, dass die Axialrichtung des Reed-Schalters mit der Pol-Richtung des kleinen Permanentmagneten in Übereinstimmung gehalten wird, relativ in der Axialrichtung - in den Fig. 5a und 5e mit La bezeichnet - und in der senkrecht dazu stehenden Vertikalrichtung - in den Fig. 5a und 5c mit Lv bezeichnetbwegt-werden. In den Fig.5a und 5c ist der Schnittpunkt der Horizontalen La mit der Vertikalen Lv die Mitte des Reed-Schalk ters. Mit 33,34 und 35 sind die Zonen bezeichnet, in denen der Kontakt geschlossen ist, während die Zone in der der Kon takt geöffnet ist, die Bezeichnung 36 trägt. Wenn der Permanentmegnet 31 den Reed-Schalteraumgibt und in die Zone 36 6 für die Schliessung des Kontaktes gerückt ist, ist der Reed-Schalter im Fall paramainetischer Eigenschaften der temperaturabhängigen magnetischen Substanz 32 in der Offenstellung und im Fall ferromagnetischer Eigenschaften derselben in der Schließstellung.
  • Wenn demnach die temperaturabhängige magnetische Substanz 52 aus Ferrit besteht, öffnet der vorstehend beschriebene temperaturgesteuerte Schalter seineatiKontakt bei erhöhter Temperatur.
  • Dg.5d zeigt einen Schalter, der entgegengesetzt arbeitet wie de nach Fig. ob in der die Kombination eines Permanentmagneten 41 mit einer temperaturabhängigen magnetischen Substanz 42 den Reed-Scht½-ter an einer Stelle umgibt, die näher an seinem Ende gelegen ist als gemäß Fig. 5b. Wenn die temperaturabhöngige magnetische Substanz paramagnetisch ist, ist nur derPermanentmagnet 41 in der Zone 44 für die Kontaktschliessung, wie Fig. 5c zeigt. In diesem Fall beeinflusst der Permanentmagnet den Reed-Schalter 40, so dass der Kontakt in die Schließstellung gelangt. Sobald die temperaturabhängige magnetische Substanz 42 ferromagnetisch wird, stellt diese zusammen mit dem Permanentmagneten 41 einen einzigen Permanentmagneten dar, dessen magnetisches Zentrum in die Zone 46 für die Kontaktöffnung verschoben ist, so dass dar Kontakte in die Offenstellung gelangt. Während dr temperaturgesteuerte Sehalter nach den Fig. 5a und 5b seine Kontakte in einer als normal angenommenen Richtung betätigt, arbeitet derjenige nach den Fig. Sd und So in umgekehrter Richtung, wie der nach der Fig. 2b. Das gerät nach Fig0 2b wird gross, wenn es zylindrisch ausgeführt wird, aber dasjenige nach den Fig. 5d und 5c hat eine kleine zylindrische Gestalt und eignet sich daher, in einem Metallgehäuse eingebaut zu werden.
  • Der in Fig. 6 dargestellte temperaturgesteuerte Schalter besitzt zwei zwischen sich eine temperaturabhängige magnetische Substanz 54 einschliessende Permanentmagnete 52 und 53, die zu den Reed-Kontaktzungen 50 und 51 eines Reed-Schalters derart parallel angeordnet sind, dass die temperaturabhängige magnetische Substanz 54 dem mittleren TeSl der Reed-Kontaktzunen gegenüberliegt. In diesem Ausf2hrungsbeispiel verläuft der Magnetfluss entlang der voll ausgezogenen Linie, wenn die temperaturabhängige magnetische Substanz 54 ferromagnetisch ist, so dass die Kontakte in Schliesstellung stehen; ist sie dagegen paramagnetisch, so ist der Magnetfluss beider Permanentmagneten 52 und 53 im Nebenschluss zu den Reed-Kontaktzungen 50 und 51 des Reed-Schalters, wie die gestrichelte Linie angibt, so dass der Magnetfluss in den beiden Teilen der Reed-Kontaktzungen, die sich gegenseitig beruhren können, verschwindet und die Kontakte in die Offenstellung gelangen.
  • Dieser temperaturgesteuurte Schalter kann so gebaut werden, dass die aus den Permanentmagneten 52 und 53 und der temperaturabhängigen magnetischen Substanz 54 bestehende Kombination den mittleren Teil des Reed-Schalters einnimmt, so dass diese Ausf2hrungsfomm im Vergleich zu derjenigen nach den Fig. Sb und 5a leicht herstellbar ist, infolge der Verwendung von zwei Permanentmgneten einen grossen Kontaktdruck ergibt und die Kontakte eine lange Lebensdauer haben.
  • Die Fig. 6b und 6c dienen zur Erklärung des Grössenverhältmisses zwischen den Permanentmagneten 52, 53 und der temperaturabhängigen magnetischen Substanz 54 bei dem temperaturgesteuerten Schalter nach Fig. 6a. Fig. 6b zeigt eine Bauweise, bei der die temperaturabhängige magnetische Substanz kleiner iat als einer von den Permanentmagneten 52 bzw. 53, während bei der Bauweise nach Fig. 6c die f;emperaturabhängige magnetische Substanz grösser ist als ein'von beiden Permanentmagneten. In Fig. 6b ist über der horizontalen Mittellinie der Fall dargestellt, dass die temperaturabhängige magnetische Substanz paramagnetisch ist, während unter der Mittellinie der Fall gezeigt ist, bei dem die temperaturabhängige magnetische Substanz ferromagnetisch ist. Hierbei gibt die auf der Mittellinie gemessene Länge den Verschiebeweg entweder des Permanentmagneten oder der temperaturabhängigen magnetischen Substanz längs der Axialrichtung des Reed-Schalters wieder. Die Zonen 55, 56, 57 und 58 über der Mittellinie sind bei paramagnetischer Eigenschaft der temperaturabhängigen magnetischen Substanz die Zonen für die Kontakts-chliessung, die erscheinen, wenn der Permanentmagnet (nicht die temperaturabhängige magnetische Substanz) in axialer Richtung des Reed-Schalters bewegt wird. Unterhalb der Mittellinie bilden sich die Zonen 59, 60 und 61 aus, wenn, ähnlich wie oben die aus dem Permanentmagneten und der temperaturabgängigen magnetischen, im ferromagnetischen Zustand befindlichen Substanz bestehende Kombination verschoben wird. Wenn demnach die temperaturabhängige magnetische Substanz vom ferromagnetischen in den paramagnetischen Zustand übergeht, gelangen die Kontakte von dem unter der Mittellinie gezeigten Zustand in den über der Mittellinie gezeigten. Wenn daher die Permanentmagnete und die temperaturabhängige magnetische Substanz im Mittelteil des Reed-Schalters gelagert sind, gehen die Kontakte innerhalb der durch die Pfeile angedeuteten Grenzen von der Sohliesstellung in die Offenstellung. Im Fall der Fig. 6c, in dem die temperaturabhängige magnetische Substanz grösser ist, als die Permanentmagnete, erscheint eine Kontaktschliessungszone 62 im Mittelteil oberhalb der Mittellinie, wenn die Permanentmagnete und die temperaturabhängige magnetische Substanz im Mittelteil des Reed-Schalters gelagert sind werden die Kontakte in Schliesstellung gehalten und müssen für einen beabsichtigten Schaltvorgang etwas nach links oder rechts verschoben werden. Das bedeutet, dass es nötig ist die Länge der temperaturabhängigen mgnetischen Substanz kürzer zu machen als die Länge des bzw. der Permanentmagneten, wenn von den Vorzügen der temperaturgesteuerten Schalter dieser Gattung optimaler Gebrauch gemacht werden soll.
  • Wie oben beschrieben, ist die Arbeitstemperatur des tompersturgesteuerten Schalters dieser Gattung durch die Betriebs eigenschaft des Reed-Schalters, die Stärke des an den Reed-Kontaktzungen wirkenden magnetfeldes, die Kennlinie der Änderung der Sättigungsinduktion in Abhängigkeit von der Temperatur der temperaturabhängigen magnetischen Substanz, der magnetischen Kraft des Permanentmagneten, die Lage der Mlemente des temperaturgesteuerten Schalters im Verhältnis zueinander und dergl. bestimmt. Sind diese Elemente erat einmal miteinander verbundene ist es schwer möglich, die vorstchend genannten Parameterwerte zu veränderns Als Massnahme zur Lösung der damit verbundenen Probleme kann ein ferromagnetischer Körper zusätzlich zu den Elementen des Schalters in geringem Abstand von den temperaturgesteuerten Schaltern vorgesehen oder auf letzteren ein magnetisches Feld zur Wirkung gebracht werden0 Die Fig. 7a und 7b zeigen Ausführungsformen mit die sen Merkmalen.
  • In Fig. 7a ist der Reed-Schalter mit 71, die Combination eines Permanentmgneten mit einer temperaturabbängigen magnetischen Substanz mit 72 und mit 73 eine ferromsgnetische substenz zur Einstellung der Arbeitstemperatur bezeichnet. Das ferromgnetische Material wirkt regulierend auf die Arbeitstempertur, unabhängig davon, ob es ein hartes oder weiches forromagnetischen material ist. Wenn z.B. ein Eisenstück dem Schalter nach Fig. 2a genähert wird, sinkt die AxXbeitstemperatur, dagegen erhöht sie sich beim Schalter nach Fig. 2b. In Fig. 7b ist der Reed Schalter mit 74, die Kombination aus einem ringförmigen Permanentmagneten und einer temperaturabhängigen magnetischen Substanz mit 75 und eine koaxial zum Reed-Schalter 75 gewickelte, zur Einstellung der Arbeitstemperatur bestimmte Wicklung mit 76 bezeichnet. Die Justierung der Arbeitstesperatur kann durch verstärken und abschwächen des die Wicklung durchfliessenden Stromes erfolgen.
  • Demnach sind die betrieblichen Eigenschaften eines aus einer Kombination einer magnetischen Substanz mit einem PermasntZ magneten und einem Reed-Schalter bestehenden temperaturgesteuerten Schalter derart verbessert worden, dass der Schalter nach der Erfindung als äusserst zuverlässig und schnell anpprechend bezeichnet werden kann.

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Temperaturgesteuerter Schalter, der mit einer temperaturabhängigen magnetischen Substanz ausgerüstet ist, deren Sättigungsinduktion sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, und einen Reed-Schalter aufweist, der mit dem Magnetfluß eines Permanentmagneten in Reihe bzw. parallel angeordnet ist, wobei der Reed-Schalter durch die durch Temperaturänderung hervorgee rufene Änderung der Stärke oder Verteilung des Magnetflußes in die Ein- oder Ausschaltstellung gebracht wirds dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (5 in Fig.2a) aus Barium-Ferrit und die temperaturabhängige magnetische Substanz (3S4 in Fig. 2a) aus einem Ferrit der Mangan-Zink-Gruppe hergestellt istc
2. Temperaturgesteuerte Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß die zum Reed-Schalter (10 in Fig. 3a) und zum magnetfluß des Permanentmagneten G11 in Fige3a) parallel angeordnete temperaturabhängige magnetische Substanz (12 in Fig. 3a) ein U-förmiger Körper und der Permanentmagnet zwischen den Schenkeln des U-förmigen Körpers gelagert ist.
3. Temperaturgesteuerter Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -daß die zum Reed-Schalter (13 in Fig. 3b) und zum Magnetfluß des Permanentmagneten (14 in Fig. 3b) in Reihe liegende temperaturabhängige magnetische Substanz (15 in Fig. 3b) den äußeren seitlichen Umriß des Permanentmagneten umgibt.
4. Temperatzrgesteuerter Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die temperaturabhängige magnetische Substanz (32 in Fig. 5b) gegen den Permanentmagneten (31 in Fig.
Sb) abstützt, die Richtung der Reed-Kontaktzungen des Reed-Schalters (30 in Fig. 5b) mit der Polrichtung des Permanentmagneten übereinstimmt und sich der letztere zusammen mit der temperaturabhängigen magnetischen Substanz zwischen einem Punkt, an dem eine erste Kontaktschließungszone des Reed-Schalters endet, die erscheint, wenn der Permanentmagnet mit der temperaturabhängigen magnetischen Substanz voran von einem Ende des Reed-Schalters aus verschoben wird, und einem anderen Punkt befindet, an demNeine zweite Kontaktschließungszone beginnt, die entsteht, wenn der Permanentmagnet allein in gleicher Weise verschoben wird.
5e Temperaturgesteuerter Schalter nach Anspruch 1, mit einer tent peraturabhängigen magnetischen Substanz, gegen deren beide Endeh Permanentmagneterichtungsgleich abstützen und die Kombination aus den Permanentmagneten und der temperaturabhängigen magnetischen Substanz im Mitteltwil des Reed-Schaltersangeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der temperaturabhängigen magnetischen Substanz (54 in Fig. 6a) gleich oder kürzer ist als die in Polrichtung gemessene Länge des Permanentmagneten (52,53 in Fig. 6a) 60 Temperaturgesteuerter Schalter nach den Ansprüchen 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (31 in Fig. 5b; 52,53 in Fig. 6a) und die temperaturabhängige magnetische Substanz (32 in Fig.5b und 54 in Fig 6a) zylindrisch sind.
7. Temperaturgesteuerter Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßlseineArbeitstemperatur durch eine ferromagnetische Substanz (73 in Fig.7a), die dem Schalter genähert wird, veränderbar ist.
8. Temperaturgesteuerter Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in der Nähe des Schalters befindliche Wicklung (76 in Fig.7b), mit deren induziertem magnetischen Feld die Arbeitstemperatur des Schalters veränderbar ist.
9. Temperaturgesteuerter Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den sich überdeckenden Enden der Kontaktzungen des Reed-Schalters senkrecht stehende, diese Enden halbierende Mittellinie aus der Mitte des Reed-Schalers (23) nach einem Ende des die Kontaktzungen umhüllenden Gehäuses hin versetzt ist (Fig.4)0
DE19712137906 1970-12-25 1971-07-29 Temperaturgesteuerter Schalter Pending DE2137906A1 (de)

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