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Bimetall-Thermoschalter Die Erfindung betrifft einen Bimetall-Thermoschalter,
bestehend aus zwei in einen Stromkreis einbringbare, einander zugeordnete Kontakte,
und zwar einen festen und einen beweglichen Kontakt und einen Impulsgeber, um die
Kontakte mittels eines Schnappeffektes von- und zueinander zu verbringen.
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Bimetall-Thermoschalter sind an sich bekannt. Sie werden als Temperaturwächter
beispielsweise bei Elektromotoren verwandt. Beim Uberschreiten einer fest vorgegebenen
Temperatur öffnen sie den Stromkreis und schließen ihn dann wieder, wenn die gefährdende
Temperatur nicht mehr gegeben ist. Anwendbar sind Bimetall-Thermoschalter auch sonst
bei Haushaltsgeräten, Elektrowärmegeräten, elektrischen Anlagen usw. Die herkömmlichen
Bimetall-Thermoschalter
weisen Nachteile auf, insbesondere, weil
sie für kleine Elektromotore zu groß und ungünstig in der Form sind, Die bekannten
Bimetall-Thermoschalter erhalten eine mechanische Vorspannung (Schnappscheibe),
die beim Erreichen einer bestimmten Temperatur überwunden wird, wodurch das Umkippen
erfolgt. Diese Schnappscheiben lassen sich aber nur innerhalb bestimmter Dimensionsverhältnisse
fertigen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bimetall-Thermoschalter zu schaffen,
der möglichst klein ist und damit gute Einbaubedingungen bietet; er soll weiter
zuverlässig umschnappen und soll sich in allen Dimensionsverhältnissen bauen lassen.
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Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch mindestens einen Bimetallstreifen
geeigneter geometrischer Form (in Seitenansicht gesehen), der auf einer Seite an
einer vorzugsweise aus Isoliermaterial bestehenden Montageplatte befestigt ist,
dessen beweglicher Schenkel den beweglichen Kontakt trägt, zu einem Auslösehebel
ausgebildet ist und dessen (Auslösehebel) freies Ende (Kante) in Xontaktttellung
so an einem Widerlager anliegt, daß es durch Ausbiegen des Bimetallstreifens (aus
dessen Ruhestellung) von seinem Widerlager freikommt (abgeitet) und gegebenenfalls
beim
Abkühlen wieder selbsttätig in die eingenommene Position (z.B. Schließstellung)
zurückkehrt; kinematische Umkehrung ist möglich.
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Der Bimetallstreifen (jede andere Formgebung ist auch denkbar) weist
- stets in Ansicht betrachtet - etwa die Form eines Dreiviertelkreisbogens auf und
verläuft von da an i.w. geradlinig, wobei die beiden geradlinigen Schenkel parallel
und im Abstand zueinander vorgesehen sind.
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Der Bimetallstreifen soll so ausgebildet sein, daß er mit seinem freien
Ende (freies Ende des Auslösehebels) bei Wärmeeinwirkung eine Tangentialstellung
zu seinem Widerlager zwecks Abgleiten (Freikommen) einnimmt.
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Der Kern der Erfindung ist somit darin zu sehen, daß der vorher festgehaltene
Bimetallstreifen bei der Wärmeeinwirkung seine Stellung so verändert, daß die Anlagekante
etwa in Tangentialstellung zum Widerlager gelangt, vom Widerlager daher nicht mehr
gehalten werden kann und abgleitet.
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Zweckmäßig wird man als Widerlager eine Kugel verwenden.
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Man kann als Widerlager aber auch - im Querschnitt gesehen - andere
bekannte geometrische Formen wählen, so
beispielsweise ein Widerlager,
das gewölbt, drei- oder mehreckförmig, V- oder schwalbenschwanzförmig ist usw.
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Das Widerlager kann man symmetrisch ausbilden; asymmetrische Ausbildung
ist denkbar, um beispielsweise - weil die Rückstellkraft vielleicht nicht so hoch
ist - eine leichtere Rückkehr in die Ausgangsstellung (beispielsweise Schließstellung)
zu erreichen.
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Die Seite des Widerlagers in Richtung zum Gegenkontakt kann anders
geformt sein als die auf der anderen Seite.
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Zweckmäßig wird man das Widerlager in allen Richtungen verstellbar
wählen, insbesondere seiten- und höhenverstellbar.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann man das Widerlager auch elastisch
vorsehen; legt man beispielsweise die vorgenannte Kugel oder ein anderes Widerlager
auf eine Feder und wirkt sich nun die erhöhte Kraft des Bimetallstreifens aus, weil
der Druck senkrechter erfolgt, dann wird die Feder runtergedrückt und der Schnappeffekt
ist noch vollkommener.
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Um den Bimetallstreifen verstellen zu können, kann man einmal den
Festpunkt ändern, also verstellen, oder aber ein Einstellmittel zuordnen, d.h. z.B.
eine Schraube,
einen Exzenter usw. auf den Bimetallstreifen an geeigneter
Stelle einwirken lassen.
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Gegebenenfalls kann man auch Effekte dadurch erreichen, daß man den
Bimetallstreifen an einzelnen Stellen verstärkt oder schwächt, d.h. das Material
dicker oder dünner wählt; man kann gegebenenfalls auch Durchbrüche vorsehen.
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Ein weiterer Effekt wird dadurch erreicht, indemman den Sekundärkontaktträger
auch als Bimetalstreifen ausbildet. Erwärmt sich dieser, dann kann dieser eine zusätzliche
Kraft in Richtung z.B. des Öffnens ausüben, d.h.
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den Auslösehebel zusätzlich mit über den Kippunkt drücken.
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Der Auslösehebel (es handelt sich hier eigentlich um das Ende des
Bimetallstreifens) dort, wo er am oder auf dem Widerlager aufliegt, kann aus einem
verschleißfesten Material bestehen, das man aufsetzt z.B. aufnietet, durch Klemmwirkung
aufbringt, aufschraubt, klebt usw.
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Man kann am Ende des Widerlagers auch ein Gleitelement z.B. eine Kugel,
Rolle oder dgl. anbringen.
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Den Bimetallthermostat kann man als Öffner oder als Schließer fertigen,
indem man die Metallschicht des
Eimetallschnappbügels mit dem größeren
Ausdehnungskoeffizienten nach innen oder nach außen verlegt, je nachdem, welchen
Effekt man erreichen will.
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Die Lötstifte kann man zum direkten Einlöten vorsehen; man kann auch
Sockel oder Hohlnieten zum Anlöten von Litzen und dgl. wählen.
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Das Gehäuse zum Kontaktwerk kann isoliert sein bzw. nicht spannungsführend
ausgebildet werden Der vorbeschriebene Bimetallschalter ist in seiner Abmessung
sehr klein, billig in der Herstellung und vor allem äußerst funktionssicher. Man
kann ihn aber auch in jeder größeren Dimension entwickeln.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
und der Zeichnung, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Schnittfigur im Prinzip, Fig. 2 eine
Anschlußmöglichkeit, Fig 3 eine Teil-Prinzipsskizze, aus der die verschiedenen Stellungsmöglichkeiten
des Bimetallstreifens hervorgehen und Fig. 4 verschiedene Formen des Widerlagers
im Schnitt und als Prinzipsskizze.
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Auf einer Montageplatte 2, die zweckmäßig aus Isolationsmaterial erstellt
ist, ist ein metallisches oder nichtmetallisches Gehäuse 1 aufgesetzt. Wählt man
kein Isolationsmaterial, dann müßten die einzelnen stromführenden Teile gegenüber
der Platte isoliert sein. Im gezeigten Beispiel trägt die Montageplatte 2 die Lötstifte
3; durch diese kann eine gedruckte Schaltung oder dgl. direkt angelötet werden.
Man kann aber auch Stifte als Hohlnieten 4 ausführen, in denen z.B. Litzen 5 eingelötet
werden. Diese/andere Varianten sind möglich. Der in der Montageplatte 2 befindliche
Lötstift 3, Hohlniet 4 oder dgl. dient gleichzeitig als Halterung des Bimetallschnappbügels
6. Der Bimetallschnappbügel 6 ist hinsichtlich Breite, Länge und Formgebung genau
zu berechnen bzw. durch Experimentieren zu bestimmten. Der Schnappeffekt wird durch
die Formgebung des Schnappbügels 6 in Verbindung mit dem sich in der Montageplatte
2 befindlichen Widerlager bewirkt - hier eine Kugel 7 - die wieder um in einer genau
fixierten Bohrung nach unten gesichert und eingepreßt ist (nur im Beispiel; muß
nicht sein).
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Am Bimetallschnappbügel 6 ist am Auslösehebel 10 ein Kontakt 8 angebracht.
Der andere in der Montageplatte 2 befindliche Lötstift 3 bzw. Hohlniet 4 dient ebenfalls
gleichzeitig als Halterung des beweglichen Sekundärkontaktträgers 9. Am Sekundärkontaktträger
9 ist der Gegenkontakt
al angebracht. Um ein Verdrehen des Schnappbügels
6 (Bimetallstreifen) und des Sekundärkontaktträgers 9 zu vermeiden, sollten in der
Montageplatte 2 vorzugsweise Längsnuten angebracht sein.
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In Fig. 3 ist gezeigt, wie der Bimetallstreifen 6 einmal den Stromkreis
schließt und einmal den Stromkreis öffnet.
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In Fig. 4 ist gezeigt, daß das Widerlager auch andere Formen aufweisen
kann. Die Widerlager müssen nur so gestaltet sein, daß der Auslösehebel 10 im richtigen
Augenblick abgleitet, d.h. tangential am Widerlager vorbeistreichen kann. Die in
Fig. 4 gezeigten Querschnittsformen sind nicht erschöpfend dargestellt. Jede andere
beliebige geometrische Form ist denkbar.
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Die Funktion des Bimetall-Thermoschalters ergibt sich durch Temperatureinfluß.
Ausgehend von der Darstellung nach Fig. 1 würde bei einer Temperaturerhöhung der
Bimetallstreifen 6 die Position einnehmen, wie in Fig. 3 dargestellt (gestrichelt
dargestellt ist die Position gemäß Fig. 1). Zunächst wird durch das Anliegen des
Auslösehebels 10 an der Kugel der Bimetallstreifen 6 festgehalten. Er krümmt sich
durch Wärmeeinfluß entsprechend und nun gleitet das freie Ende des Auslösehebels
10 über die Kugelfläche ab und nimmt die Position ein, wie in Fig. 3 dargestellt.
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Durch die Kugel 7 wird die Richtung und der Kontaktabstand bestimmt;
sinngemäß durch andere Widerlagerformen.
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Bei Abkühlung läuft der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab. Eine
solche Ausführungsform kann als Öffner aber auch als Schließer ausgeführt werden,
indem beim Bimetallschnappbügel 6 die Metallschicht mit dem größeren Ausdehnungskoeffizienten
nach innen bzw. nach außen verlegt wird.