DE2237815B2 - Thermische Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Es sind thermische Schaltvorrichtungen mit einem als Schnappelement ausgebildeten Bimetalltemperaturfühler, der über ein isolierendes Übertragungsglied mit dem bewegbaren Kontakt des elektrischen Kontaktsystems verbunden ist, bekannt (DT-AS 14 90 739). Bei derarti- « gen Schaltvorrichtungen besteht der Bimetalltemperaturfühler im allgemeinen aus runden gewölbten Thermobimetallscheiben, und das Übertragungsglied ist erforderlich, damit die elektrischen Kontakte nicht während des Schleichens der Bimetallscheibe vor ihrem endgültigen Umschnappen in einer Weise betätigt werden, daß ein Kontaktabbrand erfolgt, wodurch die Lebensdauer der Schaltvorrichtung ungünstig beeinflußt würde. Hierzu wäre es erforderlich, die bekannte Schaltvorrichtung exakt zu justieren durch Einstellen des Abstandes zwischen dem Schnappelement und den elektrischen Kontakten in Relation zu den Dimensionen des isolierenden Übertragungsgliedes, so daß während des Schleichens des Schnappelements aufgrund des gewählten Abstandes noch keine Betätigung der elektrischen Kontakte erfolgt. Das heißt, der Abstand zwischen dem elektrischen Kontaktsystem und dem Schnappelement muß im Verhältnis zu der Länge des Übertragungsgliedes so gewählt werden, daß genügend Spielraum für die Dimensionsveränderungen des ·>■> Schnappelements während des Schleichens besteht und daß der beim Durchschnappen verfügbare große Arbeitshub ausreicht, das Kontaktsvstem durch das

Übertragungsglied zu schließen oder zu öffnen.

Es ist bekannt, Justierungsmöglichkeiten durch Einsatz von Übertragungsgliedern verschiedener Längen, durch Verbiegen des Kontaktträgers oder der Kontaktfedern, durch Verstellung von als Gegenkontakt ausgebildeten Kontaktschrauben oder durch Verstellung von Gewinden, beispielsweise bei einem als Justierschraube ausgebildeten Übertragungsglied, zu verwirklichen. Es ist auch bekannt, die Justierung durch mechanische Verformung von Gehäuseteilen, die das Kontaktsystem einerseits und das den Bimetalltemperaturfühler darstellende Schnappelement andererseits tragen, zu verwirklichen, beispielsweise durch Quetschung. Diese bekannten Justiereinrichtungen sind jedoch in verschiedener Hinsicht nachteilig. So erfordert der Einsatz von Übertragungsgliedern verschiedener Länge ein mehrfaches Auseinandernehmen und Zusammensetzen dar Schaltvorrichtung und ein jeweils neues Probieren der Justierungslage. Bei der Verbiegung von Kantaktträgern oder Kontaktfedern besteht die Gefahr, daß die durch Verbiegung eingestellte Lage aufgrund der Federelastizität des Materials nicht konstant bleibt. Bei Verstellung durch Verdrehen von Gewinden besteht die Gefahr, daß die eingestellte Position verändert wird, beispielsweise durch Erschütterungen. Die Justierung durch Quetschung vcn Gehäuseteilen hat den Nachteil, daß die Justierung als ein zusätzlicher Schritt erst nach der Montage der Schaltvorrichtung durchgeführt werden kann, was den Herstellungsprozeß unerwünscht verteuert. Auch sind als verformbare Gehäuseteile nur Metallteile verwendbar, anstelle der sonst üblichen und billigeren sowie zweckmäßigeren Kunststoffgehäuseteile.

Es ist auch bereits eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, DT-Gbm 18 37 171, welche keinen als Schnappelement ausgebildeten Bimetalltemperaturfühler aufweist, so daß die Probleme bezüglich der Genauigkeit der Justierung nicht in der oben erwähnten Weise auftreten. Bei der bekannten Vorrichtung ist der feststehende elektrische Kontakt selbst als ringförmige Schraubenfläche ausgebildet. Hierdurch ergeben sich einmal federnde Eigenschaften dieses feststehenden Kontaktes, welche sich beim Zusammenwirken mit einem Schnappelement auf eine einmal eingestellte Justierung ungünstig auswirken können. Ferner muß eine ringförmige Schraubenfläche über die gesamte Verstellfläche kontaktiert sein, obwohl nach erfolgter Justierung nur ein ganz kleiner Teilbereich für die Kontaktfunktion dient und erforderlich ist. Dies stellt eine wesentliche Verteuerung dar. Bei der bekannten Vorrichtung wird ferner das elektrische Kontaktsystem bzw. der feststehende elektrische Kontakt bei der Einstellung gedreht. Dies bedeutet, daß Schleifkontakte vorgesehen sein müssen, um über die Drehverbindung auch die elektrische Verbindung sicherzustellen. Auch dies stellt einen Verteuerungsfaktor wie auch eine Quelle von Störungen dar. Schließlich ist bei der bekannten Vorrichtung eine Trennung von Bimetalltemperaturfühler und elektrischen Kontakten nicht bewirkt, so daß auch hinsichtlich der Betriebssicherheit Probleme auftreten können.

Bei einer anderen bekannten thermischen Schaltvorrichtung (DT-OS 19 15 721), die einen als Schnappelement ausgebildeten Bimetalltemperaturfühler aufweist, erfolgt die Justierung des ortsfesten Kontaktes durch eine Madenschraube, die gegen den als elastisch federnde Zunge ausgebildeten ortsfesten Kontakt drückt bzw. diesen unterstützt. Diese Art der lustierune

hat den bereits erwähnten Nachteil, daß die jeweils eingestellte Position sich nachträglich leicht verändern kann. Eine Trennung von Bimetalltempeiraturfühler und elektrischen Kontakten ist bei dieser bekannten Vorrichtung ohnehin nicht bewirkt. Im übrigen kann die Justierung auch nicht von vorne erfolgen, sondern muß mit einem Schraubenzieher von der Rückseite der Schaltvorrichtung her vorgenommen werden.

Es ist auch bereits eine Schaltvorrichtung bekanntgeworden (britische Patentschrift 10 71 141), bei weleher mit Hilfe einer gewählten Rastscheibe bzw. mit keilförmigen Rastnasen eine Einstellung in Umfangsrichtung justiert werden kann. Bei dieser Einstellung ist jedoch eine Veränderung eines Abstandes in Achsrichtung nicht erreichbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine thermische Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der Bimetalllemperaturfühlcr als Schnappelement ausgebildet und über ein isolierendes Übertragungsglied mit dem bewegbaren Kontakt des elektrischen Kontaktsystems verbunden ist, und welche bereits während der Montage einfach justierbar ist, ohne die Gefahr späterer Verstellung der Justierung, und bei welcher der Temperaturfühler einerseits und das Konlaktsystem andererseits voneinander getrennt sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine thermische Schaltvorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1.

Es ergibt sich eine thermische Schaltvorrichtung, bei welcher die elektrischen Kontakte in unverstellbarer und genau definierter Weise voneinander beabstandet sind. Die Kontaktflächen müssen nur so groß sein, wie es ihrer Ausnutzung nach der Justierung entspricht. Die Trennung von Bimetalltemperaturfühler und elektrisehen Kontakten ergibt bei der neuen Konstruktion eine erhöhte Betriebssicherheit der Schaltvorrichtung. Bei der neuen Schaltvorrichtung kann die Justierung in einem Zug wänrend der Montage der Vorrichtung erfolgen, und es ist kein zusätzlicher Arbeitsgang zur Justierung nach Abschluß der Montage erforderlich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 das Weg/Temperatur-Diagramm eines Birnetall-Temperaturfühlers in Form einer Schnappscheibe,

Fig. 2 eine Ausführungsform einer Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 3 ein Detail einer Ausführungsform gemäß F i g. 2 in perspektivischer Darstellung und so

Fig.4 eine andere Ausführungsform teilweise im Schnitt.

Das in Fig. 1 gezeigte Weg/Temperatur-Diagramm eines Bimetall-Temperaturfühlers in For.n einer Schnappscheibe veranschaulicht die Ausdehnungs- bzw. Zusammenziehungswege einer Schnappscheibe in einem bestimmten Temperaturbereich, der auch die Durchschnapptemperatur der Schnappscheibe umfaßt (die Angabe exakter Temperatur- und Wegangaben erübrigt sich, da diese von Fall zu Fall verschieden sind.), wi Das Diagramm gemäß Fig. 1, dessen Ermittlung und Darstellung dem Fachmann bekannt ist und das beispielsweise von den Herstellern der Schnappscheiben geliefert werden kann, veranschaulicht in dem Temperaturbereich von 71 bis vor Ti die schleichende ir. Ausdehnung (im unteren Teil der Ordinate) bzw. die schleichende Zusammenziehung (im oberen Teil der Ordinate). Die Temperaturpunkte Tz bei ansteigender Temperatur bzw. T₃ bei abnehmender Temperatur stellen die Durchschnapptemperatur dar, bei der die Schnappscheibe entgegengesetzt zur vorhandenen Wölbung durchschnappt und dabei der aus Fig. 1 ersichtliche große Weg ver^fügbar wird, der als Arbeitshub zur Betätigung des Kontaktsystems mittels des isolierenden Übertragungsgliedes ausgenützt werden kann. Um nun bei der Vorrichtung eine momentariige Kontaktgabe zu gewährleisten und oine schleichende Kontaktgabe sicher auszuschließen, ist es erforderlich, daß die durch die Schnappscheibe verursachte Kontaktgabe in dem Wegbereich S\ bis S2, d. h., während des Arbeitshubes der Schnappscheibe beim Durchschnappvorgang, stattfindet, und nicht während der jeweils vor diesem Bereich liegenden Gebiet schleichenden Dimensionsänderung. Diese Voraussetzung der Kontaktgabe unter Ausnützung des Arbeitshubes der Schnappscheibe bedingt eine entsprechende Justierung der thermischen Schaltvorrichtungen der hier interessierenden Art, die dadurch erreicht wird, daß der Abstand zwischen der Schnappscheibe und dem Kontaktsystem in Relation zu der Länge des dazwischen angeordneten Übertragungsgliedes derart eingestellt wird, daß im Bereich der schleichenden Dimensionsänderung durch diese Dimensionsänderung noch keine Betätigung des Kontaktsystems erfolgt, sondern erst bei Wirksamwerden der viel größeren Dimensionsänderung beim Durchschnappen der Schnappscheibe. In der Praxis justiert man dabei, um einen gewissen Sicherheilsspielraum zu haben, auf den Arbeitsbereich Sj bis St, der innerhalb des maximal zur Verfügung stehenden Arbeitsbereiches X\ bis S2 liegt.

Zur Justierung einer Vorrichtung geht man in der Praxis zweckmäßigerweise derart vor, daß man gemäß dem Verfahren die beiden Gehäuseteile koaxial relativ zueinander verdreht, bis eine Stellung erreicht ist, bei der die Schnappscheibe beispielsweise bei Zimmertemperatur den Kontakt öffnet bzw. schließt. Die Einstellung auf den höheren oder niedrigeren Sollwert, bei dem die Vorrichtung in der Praxis tatsächlich schalten soll, erfolgt dann anhand eines die Schnappscheibencharakteristik veranschaulichenden Diagramms gemäß Fig. 1, auf dem der zurückzulegende Weg zwischen Zimmertemperatur und Sollschalttemperatur entnommen werden kann. Wenn eine Schnappscheibe mit einer Charakteristik gemäß F i g. 1 beispielsweise bei der Temperatur 7} schalten soll, so muß nach der Justierung der Vorrichtung mit dieser Schnappscheibe auf Zimmertemperatur 71 der Abstand zwischen Schnappscheibe und Temperaturfühler noch um den Weg * bis si verlängert werden, um sicherzustellen, daß im Temperaturbereich 71 bis vor Ti keine Kontaktgabe stattfindet, da in diesem Temperaturbereich die schleichende Ausdehnung eben diesem Weg so bis s\ entspricht. In der Praxis wird dabei, wie oben bereits erwähnt, bei der Einstellung des Abstandes zwischen Kontaktsystem und Temperaturfühler nicht nur der Weg von so bis s\ berücksichtigt, sondern tatsächlich der etwas größere Abstand von so bis s* eingestellt, um sicher zu sein, daß der Schaltvorgang tatsächlich während des Arbeitshubes beim Durchschnappen der Schaltscheibe stattfindet. Die zusätzliche Abstandsveränderung zwischen Schnappscheibe und Kontaktsystem erfolgt wiederum durch Verdrehen der beiden Gehäuseteile relativ zueinander, wobei das erforderliche Ausmaß an Verdrehung zur Erreichung eines um So bis S4 größeren Abstandes anhand der Charakteristika der gemeinsamen Berührungsflächen dieser Gehäuseteile, beispielsweise der Steigung der keilförmig ausgebilde-

ten Bereiche oder Teilbereiche, errechnet bzw. bestimmt werden kann, so daß man dann weiß, daß bei der Verdrehung der beiden Gehäuseteile zueinander um einen bestimmten Betrag der Abstand zwischen Schnappscheibe und Kontaktsystem um einen bestimmten Betrag verändert wird.

Die in F i g. 2 veranschaulichte Ausführungsform der Vorrichtung umfaßt in dem Gehäuseteil 1 zwei Kontakte 2 und 3, die mit Anschlüssen 4 und 5 in Verbindung stehen und dadurch eine leitende Brücke 6 miteinander verbunden werden können. In dem Gehäuseteil 7, das mit dem Gehäuseteil 1 durch eine umgebördelte Kappe 8 zusammengehalten ist, befindet sich eine Bimetall-Schnappscheibe 9, die in der dargestellten Ausführungsform nach unten ausgewölbt ist. Die Verbindung zwischen Schnappscheibe 9 und Kontaktbrücke 6 erfolgt durch ein isolierendes Übertragungsglied 10, das im Gehäuseteil 7 derart angeordnet ist, daß sich bei Auflage der Brücke 6 auf den L-förmig abgebogenen unteren Enden der Kontakte 2 und 3 das obere Ende des Übertragungsgliedes 10 in einem gewissen Abstand von der Brücke 6 befindet. Dieser aus F i g. 2 ersichtliche Abstand entspricht beispielsweise dem Weg sg bis 54 des Diagramms gemäß F i g. 1 und erlaubt eine Ausdehnung der Schnappscheibe 9 bei Temperaturzunahme im Bereich der schleichenden Ausdehnung, ohne daß bei dieser schleichenden Ausdehnung bereits eine Betätigung des Kontaktsystems stattfindet, das bei der Vorrichtung gemäß F i g. 2 in der dargestellten Schaltstellung in einer Unterbrechung der Leitung zwischen den Kontakten 2 und 3 durch Abheben der Brücke 6 beim Durchschnappen der Schaltscheibe 9 nach oben besteht. Bei nachfolgender Temperaturabnahme tritt der umgekehrte Vorgang ein. Bei Erreichung der Durchschnapptemperatur schnappt die Scheibe 9 wiederum in die in Fig. 2 dargestellte Stellung durch, und die Brücke 6 verbindet wiederum die Kontakte 2 und 3, wobei die Anlage der Brücke 6 an den Kontakten 2 und 3 durch die Druckfeder 11 gewährleistet ist.

Bei der in F i g. 2 veranschaulichten Ausführungsform sind die gemeinsamen Berührungsflächen 12 bzw. 13 der beiden Gehäuseteile 1 und 7 keilförmig ausgebildet, wie aus Fig. 3 besser zu erkennen ist. Der Abstanc zwischen dem Kontaktsystem in dem Gehäuseteil 1 unc dem Temperaturfühler in dem Gehäuseteil 7 läßt siel· bei dieser Ausführungsform in einfacher Weise durcr koaxiales Verdrehen der beiden Gehäuseteile 1 und J relativ zueinander verringern oder vergrößern. Ist danr der gewünschte Abstand erreicht, so wird die Kappe f umgebördelt, wodurch der Zusammenhalt zwischen der Gehäuseteilen 1 und 7 gewährleistet ist. Dabei wire durch geeignete Maßnahmen sichergestellt, daß nad erfolgter Zusammenfügung der beiden Gehäuseteile 1 und 7 keine Relativdrehung zueinander mehr auftreter kann. Dies geschieht beispielsweise dadurch, daß in der von der Kappe 8 umfaßten Teilen der beider Gehäuseteile 1 und 7 eine oder mehrere Ausnehmunger oder Rillen oder dergleichen vorgesehen werden, in dif die Kappe 8 eingreift und dadurch nach dem Umbördelr über den Rand des Gehäuseteiles 1 die drehfestc Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen ge währleistet. Jeder Fachmann ist in der Lage, derartig« Anordnungen bereitzustellen. Bei der in Fig.2 veran schaulichten Ausführungsform ist eine entsprechend! Ausnehmung 14 veranschaulicht, in die die Kappe J eingreift.

In Fig.3 ist die keilförmige Ausbildung dei gemeinsamen Berührungsflächen der beiden Gehäuse teile 1 und 7 veranschaulicht. Wie dabei ersichtlich ist läßt sich der relative Abstand der beiden Gehäuseteil« zueinander durch koaxiales Verdrehen dieser beider Gehäuseteile relativ zueinander verändern.

In der Fig.4 ist eine weitere Ausführungsforrr veranschaulicht, bei der die keilförmig ausgebildeter Bereiche der gemeinsamen Berührungsflächen 12 unc 13 als unmittelbar aufeinanderfolgende keilförmig ausgebildete Teilbereiche 12', 12", 12"', bzw. 13', 13" 13'" ausgebildet sind. Im übrigen entspricht die in F i g. 4 veranschaulichte Ausführungsform der Ausfüh rungsform gemäß F i g. 2, so daß gleiche Bezugszeicher jeweils gleiche Bedeutung besitzen. Bei beiden Ausfüh

■to rungsformen ist die Kappe 8 jeweils aus wärmeleitfähi gern Material hergestellt, um sicherzustellen, daß dk Temperatur des umgebenden Mediums tatsächlich au die Schnappscheibe 9 übertragen wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Thermische Schaltvorrichtung mit einem aus zwei gegeneinander verdrehbaren Teilen bestehenden Gehäuse, einem mit dem bewegbaren Kontakt des elektrischen Kontaktsystems verbundenen Bimetalltemperaturfühler und einer Einstelleinrichtung, die mittels wenigstens einer mit einem verdrehbaren Gehäuseteil fest verbundenen, in ihrer Umfangsrichtung ansteigenden Fläche die Einstellung des Abstandes zwischen den elektrischen Kontakten gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Kontaktsystem (2,3,6) und der Bimetalltemperaturfühler (9) in voneinander 'S getrennten Gehäuseteilen (1 bzw. 7) angeordnet sind, wobei das den Bimetalltemperaturfühler enthaltende Gehäuseteil (7) relativ zu dem anderen (1) längs zwei an je einem Gehäuseteil vorgesehenen, gegensinnig ansteigend angeordneten Beruh- rungsflachen (12; 13) verdrehbar ist, und daß der Bimetalltemperaturfühler als Schnappelement ausgebildet und über ein isolierendes Übertragungsglied (10) mit dem bewegbaren Kontakt (6) des elektrischen Kontaktsystems verbunden ist.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Gehäuseteilen (1 bzw. 7) vorgesehenen Berührungsflächen (12 bzw. 13) jeweils aus mehreren keilförmig ansteigenden Teilbereichen (12', 12", 12'" bzw. 13', 13", 13'") bestehen.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Gehäuseteilen (1 bzw. 7) vorgesehenen Berührungsflächen (12 bzw. 13) stufenartig ausgebildet sind.