DE2300333A1 - Elektrische schaltervorrichtung - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. "Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

John Crawshaw Taylor

"Edge Lee", Bishops Lane,

Burbage. Buxton, Derbyshire/England

Otter Controls Limited

Market Street, Buxton, Derbyshire

England

Elektrische Schaltervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltervorrichtung mit einem flexiblen Bimetallstreifen, der aus zwei äußeren Teilen und einer zwischen diesen angeordneten Zunge gebildet ist und derart unter mechanischer Spannungsbelastung steht, daß er bei Temperaturänderungen mit einer Schnappbewegung aus einer instabilen Mittelstellung in eine von zwei möglichen Schaltstellungen übergeht. Eine Schaltervorrichtung dieser Art ist beispielsweise durch die britische Patentschrift 600 055 bekannt.

Die als Betätigungselemente wirkenden Bimetallstreifen werden bei den bekannten Schaltervorrichtungen oft auch zur Führung eines elektrischen Stroms ausgenutzt, wobei das freie Ende der Zunge den beweglichen Kontakt eines elektrischen Schalters trägt und gegenüber einem fest angeordneten Schaltkontakt bewegbar ist. Der Stromkreis läuft dann von dem freien Ende der Zunge über der Länge zu der Verbindung der beiden äußeren Teile des Bimetallstreifens, dann durch diese Teile hindurch zu den Befestigungsstellen des Bimetallstreifens. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der britischen Patentschrift 903 807 beschrieben. Das Betätigungselement kann

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dabei als stromempfindliche Sicherung dienen, bei der ein elektrischer Überstrom, der durch das Betätigungselement fließt, eine Erhitzung bewirkt, durch die der Schalter betätigt wird. Ein solches Element kann auch als temperaturempfindlicher Ausschalter ausgenutzt werden.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Erhöhung der Stromempfindlichkeit derartiger Betätigungselemente, so daß sie bei ihrer Ausnutzung als Sicherungselement auf geringere Überströme ansprechen und bei praktisch derselben Temperatur auch als thermische Ausschalter benutzt werden können. Der Bedarf für derartige Betriebseigenschaften ergibt sich mit zunehmender Miniaturisierung elektrischer Einrichtungen (z.B. Elektromotore) und damit verbundener Verringerung der möglichen Strombelastung. Auch beispielsweise in Automobilen werden zunehmend Stromquellen mit höherer elektrischer Spannung verwendet, wodurch gleichfalls eine Verringerung der Stromwerte zur Verwirklichung vorgegebener Leistungen auftritt. Eine erhöhte Empfindlichkeit kann zu einem gewissen Grade in einfacher Weise durch Verringerung der Größe des Bimetallstreifens erreicht werden, wodurch sein elektrischer Widerstand ansteigt. Es wird jedoch zunehmend schwierig, Bimetallelemente immer dünner zu walzen, und Dicken von weniger als 0,13 mmwerden kommerziell nicht hergestellt, wenn nicht beachtliche Überpreise gezahlt werden. Die Starrheit des Bimetalls ändert sich mit der dritten Potenz der Dicke, während sich der Widerstand direkt mit der Dicke ändert, so daß die Verringerung der Dicke eines Bimetallstreifens zur Verwirklichung eines geforderten Widerstandes nicht weitergeführt werden kann, wenn der Bimetallstreifen zu weich wird und seine Schalteigenschafteri beeinträchtigt werden. Das Bimetallelement

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kann auch einen höheren Widerstand dadurch erhalten, daß die Breite der beiden äußeren Teile verringert wird. Um zu verhindern, daß das Element dann seine für ein Bimetallelement charakteristischen Eigenschaften verliert, muß auch seine Länge verringert werden, um die Proportionen beizubehalten. Bei verringerter Größe eines Bimetallelements werden die Herstellungstoleranzen, beispielsweise hinsichtlich der Dicke, kritischer· und es ergeben sich zunehmend Probleme der Handhabung und Einstellung.

Durch die Erfindung kann die Stromempfindlichkeit eines Bimetall-Betätigungselementes ohne wesentliche Beeinträchtigung anderer Schaltereigenschaften verbessert werden, da der elektrische Widerstand der Zunge und/oder der äußeren Teile des Bimetallstreifens vergrößert wird, ohne die mechanische Spannung wesentlich zu ändern, die neben anderen Faktoren die Schalteigenschaften bestimmt.

Eine elektrische Schaltervorrichtung der eingangs genannten Art ist hierzu erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die Zunge und/oder die äußeren Teile des Bimetallstreifens mit den elektrischen Widerstand in Längsrichtung erhöhenden Perforationen versehen sind.

Der flexible Bimetallstreifen ist vorzugsweise rechteckförmig, wobei die Zunge und die äußeren Teile parallel zueinander und zu zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks liegen. Bei einer solchen Konstruktion hat sich gezeigt, daß die Perforationen in der Zunge und/oder in den äußeren Teilen eine minimale Beeinträchtigung der mechanischen Spannung des Elements mit sich bringen, wenn sie kreisförmig sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden für eine elektrische Schaltervorrichtung der durch die

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britische Patentschrift 903 807 bekannten Art anhand, der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Schaltervorrichtung nach der Erfindung und.

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Schaltervorrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltervorrichtung umfaßt ein glasfaserverstärktes Nylonformstück 1, in das zwei elektrisch leitfähige Platten eingesetzt sind, die einen ersten Anschluß 2 und einen festen Schaltkontakt 3 bilden. Ferner sind ein zweiter Anschluß 4 und ein Lagerelement 5 vorgesehen, an dem ein Betätigungselement 6 in Form eines Bimetallstreifens beispielsweise durch Schweißen befestigt ist. Das Betätigungselement 6 hat die bereits erläuterte Form und besteht aus einer rechteckförmigen Platte eines Bimetallmaterials mit einer Zunge 7, die in dargestellter Weise zwischen den äußeren Teilen 8 angeordnet ist, welche nahe dem freien Ende der Zunge 7 miteinander verbunden sind. Der Verbindungsteil ist in der durch die britische Patentschrift 657 434 bekannten Art gebogen, so daß die Enden der äußeren Teile 8 zusammengezogen werden und den Bimetallstreifen zur Erzielung einer Schnappbewegung mit einer mechanischen Spannung versehen. Das freie Ende der Zunge 7 trägt den beweglichen Schaltkontakt 9 des Schalters, und ein Anschlag 10, der mit der den Anschluß 4 und die Lagerung 5 bildenden Platte verbunden ist, ist dem beweglichen Kontakt 9 zugeordnet.

In der Zunge 7 und in den äußeren Teilen 8 sind Perforationen 11 vorgesehen, die das für einen elektrischen Stromfluß längs der äußeren Teile 8 und der Zunge 7 vorhandene elektrisch leitfähige Material begrenzen,

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so daß der elektrische Widerstand dieser Teile gegenüber dem durch die Schaltervorrichtung geführten Strom erhöht ist. Durch diesen erhöhten Widerstand wird die selbsttätige Erwärmung des Bimetallelements 6 bei elektrischem Stromfluß verstärkt. Diese erhöhte Stromempfindlichkeit ist insbesondere vorteilhaft für den Anwendungszweck als Überstromsicherung, da der Schutz auch mit niedrigen Strömen arbeitender Vorrichtungen möglich wird, beispielsweise kleiner Elektromotore, die bisher mit den üblichen Bimetallvorrichtungen geringer Stromempfindlichkeit nicht geschützt werden konnten. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß eine Schaltervorrichtung der in den Figuren dargestellten Art bei einer Einstellung auf eine Schalttemperatur von 80° C einen Strom von 2,8 Ampere schaltet (d.h. einen geringeren Strom als der Kurzschlußstrom des Elektromotors einer kleinen Handbohrmaschine, der üblicherweise 3 Ampere beträgt). Ein gleichartig aufgebauter Schalter, der jedoch keine Perforationen aufweist, schaltet keine Stromwerte unter 3,8 Ampere.

Es sei darauf hingewiesen, daß in dem Bereich 12 des Betätigungselements 6 an dem Übergang zwischen der Zunge 7 und den äußeren Teilen 8 keine Perforationen vorgesehen sind. Auf diesen Bereich ist der Großteil der mechanischen Spannungen des Betätigungselements 6 konzentriert, daher würden Perforationen die Schnappwirkung des Schalters stören.

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Claims (3)

Patentansprüche

1. Elektrische Schaltervorrichtung mit einem flexiblen ^Bimetallstreifen, der aus zwei äußeren Teilen und einer zwischen diesen angeordneten Zunge gebildet ist und derart unter mechanischer Spannungsbelastung steht, daß er bei Temperaturänderungen mit einer Schnappbewegung aus einer instabilen Mittelstellung in eine von zwei möglichen Schaltstellungen übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (7) und/oder die äußeren Teile (8) des Bimetallstreifens (6) mit den elektrischen Widerstand in Längsrichtung erhöhenden Perforationen versehen sind.

2. Schaltervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (6) reehteckförmig ausgebildet ist, daß die Zunge (7) und die äußeren Teile (8) parallel zueinander verlaufen und daß die Perforationen (11) kreisrund ausgebildet sind.

3. Schaltervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Teile (8) nahe dem freien Ende der Zunge (7) überbrückt sind und daß der Überbrückungsteil derart gebogen ist, daß die Enden der. äußeren Teile (8) zueinander gezogen werden und die mechanischen Spannungen erzeugen.

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