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ESchaltgerät" USchaltgerät Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät
mit an einer, ein Gehäuse abschließenden Tragplatte befestigterrt Schaltelement,
bestehend aus einer oder mehreren Kontaktzungen an der vom Gehäuse abgewandten Seite
der Tragplatte, wobei eine der Kontaktzungen im gehäuseinneren Ende eine federbelastete
Wippe trägt, die von einem Schalterbetätigungselement im wesentlichen in Längsrichtung
des Gehäuses gekippt werden kann und das andere Ende der Wippe mit einer Feder verbunden
ist, die andererseits an einer einseitig abgestützten Kontaktplatte angreift, derart,
daß bei Betätigung der Schaltwippe die Kontakt platte von einer Kontaktstellung
in eine andere Stellung umspringt, jedoch eine noch weitere Verschiebung der Schaltwippe
nur die Schalterfeder zusätzlich beaufschlagt.
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Es ist bekannt, bei derartigen Schaltgeräten zur Betätigung des Schaltelements
temperaturabhängige Stellmotoren zu verwenden, beispielsweise temperaturabhängige
Arbeitselemente, bei denen in einem Hohlraum ein sich bei Erwärmung ausdehender
Stoff eingeschlossen ist, der bei Ausdehnung einen Betätigungskolben verschiebt,
wobei dieser Betätigungskolben das Schaltelement umschaltet.
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Es sind auch Thermoschalter bekannt, bei denen als temperaturabhängiges
Schaltelement
eine Springscheibe atts Bimetall vorgesehen ist, die über einen Stößel eine Kontakthalterung
betätigt, die ihrerseits eine Schaltwippe auslöst. Nachteilig bei diesen bekannten
Schaltgeräten ist es, daß zur Rückstellung des Stellmotors bzw. der Bimetallscheibe
bei Absinken der Temperatur zusätzliche Maßnahmen vorgesehen werden müssen, um den
Kolben des Stellmotors in seine Ausgangsstellung zu bringen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät der eingangs
erläuterten Art derartaiszubilden, daß es bei einfachen Aufbau einen genau definierten
Umschaltpunkt aufweist, dessen Justierung von außen ohne Eingriffe in das Schaltgerätinnere
in einfacher Weise möglich ist und bei dem der konstruktive Aufwand zur Vermeidung
von Material- und Montagekozen wesentlich verringert ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst,
daß die an der Schaltwippe des Schaltelements angreifende Feder als Rückstellfeder
für das Schalterbetätigungselement ausgebildet ist.
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Die Schalterfeder erfüllt somit gleichzeitig zwei Funktionen, nämlich
einerseits das Umspringen der Schaltwippe zu bewirken und andererseits auf das Schalterbdatigungselement
als Rückstellkraft einzuwirken.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dient als
Schalterbetätigungselement ein an sich bekannter temperaturabhängier linearer Stellmotor,
mit in einem Hohlraum eingeschlossenen, sich bei Erwärmung ausdehnenden Stoff, und
einen durch den sich ausdehnenden Stoff verschiebbaren Kolben, wobei der Kolben
mit der Wippe in kraftschlüssiger Verbindung steht.
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Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in vorteilhafter
Weise als Schalterbetätigungselement ein an sich bekanntes temperaturabhängiges
Bimetallschnappelement vorgesehen.
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Eine besonders raumsparende Konstruktion ergibt sich dann, wenn das
Schalterbetätigungselement im Gehäuse der Tragplatte gegenüberliegend angeordnet
ist.
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Um den Schaltpunkt des Schaltgerätes an verschiedene Temperaturen
anpassen zu können, wozu jeweils verschiedene Stellmotore benötigt werden, ist es
vorteilhaft, wenn der lineare Stellmotor als an sich bekanntes temperaturabhängiges
Arbeitselement ausgebildet ist, das durch Umbördelung eines Gehäuserandes im Gehäuse
befestigbar ist, und wenn eine das obere Ende des Arbeitskolbens des Arbeitselementes
umgreifende Hülse bzw. Isolierkappe als Schalterbetätigungsglied vorgesehen ist.
Dabei kann zweckmäßigerweise die Hülse aus Kunststoff bestehen und auf dem Kolben
im Preßsitz aufgesetzt sein.
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Der lineare Stellmotor kann, nach einer Weiterbildung der Erfindung,
auch direkt im Gehäuse angeordnet sein, derart, daß der sich bei Erwärmung stärker
als das Gehäusematerial ausdehnender Stoff in einem abgeschlossenen Hohlraum im
Inneren des Endteils des Gehäuses angeordnet ist, daß eine Abdeckplatte vorgesehen
ist, die sich gegen einen Rand im Gehäuse abstützt und daß der Stellmotor einen
in an sich bekannter Weise bei Erwärmung des Feststoffes durch dessen Ausdehnung
verschiebbaren Kolben aufweist,der von einer als Schalterbetätigungsglied dienenden
Hülse umfaßt ist.
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Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der
lineare Stellmotor von oben in das Gehäuse eingesetzt und stützt sich an einer Schulter
ab Dabei wird zweckmäßig
der lineare Stellmotor mittels einer deformierbaren
Randleiste befestigt.
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Gemäß einer Abwandlung ist der lineare Stellmotor von unten in das
Gehäuse eingesetzt und stützt sich ebenfalls an einer Schulter ab. Die Befestigung
erfolgt dabei zweckmäßig mittels eines umgebördelten Gehäuserandes.
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Gemäß einer Abwandlung der Erfindung kann die Befestigung des linearen
Stellmotors im Gehäuse, unabhängig davon, ob der Stellmotor von oben oder von unten
in das Gehäuse eingesetzt ist, mittels eines Klebers erzielt sein.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wirkt die Kontaktplatte
mit zwei getrennten Kontakten abwechselnd zusammen, so daß derart ein Umschalter
mit einer bevorzugten Schaltstellung im unbelasteten Zustand geschaffen ist.
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Der Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Schaltgerätes wird wesentlich
vergrößert, wenn an der gehäuseinneren Seite der Tragplatte eine Kontaktzunge als
Masseanschluß für eine leitende Verbindung mit dem Gehäuse angeordnet ist. In an
sich bekannter Weise kann nach einem weiteren Merkmal der erfindung an der Tragplatte
zusätzlich ein an sich bekanntes Funkenlöschglied angeordnet sein.
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Das Gehäuse selbst kann bevorzugt ein Außenschraubgewinde aufweisen.
Es kann aber auch als in eine Öffnung einsteckbares Gehäuse ausgebildet sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung anhand der Zeichnungen, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellen.
Dabei zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Schaltgerätes, Fig. 2 ein zweites abgewandeltes Auführungsbeispiel, Fig. 3 ein weiteres
abgewandeltes Ausführungsbeispiel, und Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit einer
Bimetallschnappscheibe.
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In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem
in einem Gehäuse 1 ein auf einer Tragplatte 2 angeordnetes Schaltelement vorgesehen
ist, wobei die Tragplatte unter Verwendung eines Dichtungsringes 29 durch Umbördeln
eines Gehäuserandes 15 im Gehäuse 1 befestigt ist. In einem unteren Endteil 20 des
Gehäuses 1 ist ein an sich bekanntes temperaturabhängiges Arbeitselement 16 vorgesehen,
bei dem in einem Gehäuse ein sich bei Erwärmung ausdehnender, fester, flüssiger
oder gasförmiger Stoff 9 angeordnet ist, der auf einem Arbeitskolben 10 wirkt und
diesen bei Ausdehnung infolge Temperaturerhöhung aus dem Gehäuse herausdrückt. Das
Arbeitselement 16 ist beispielsweise durch Umbördeln des unteren Randes des Gehäuses
1 festgehalten.
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Zum Einschrauben in eine Rohrleitung oder dergleichen für ein Medium,
dessen Temperatur maßgebend für die Betätigung des Schaltelementes ist, kann das
Gehäuse 1 ein Außengewinde 27 aufweisen.
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Das Schaltelementbetätigungsglied ist als eine den Arbeitskolben 10
umfassende Hülse in Form eines Isolierstückes, vorzugsweise aus Kunststoff, ausgebildet.
Die Hülse 17 wirkt mit einer Schaltwippe 6 des Schaltelementes zusammen.
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Auf der Tragplatte 2 sind Kontaktzungen 3, 4, 5 vorgesehen.
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Diese Kontakt zungen durchdringen die aus Isolierstoff bestehende
Tragplatte 2. Dabei weist die Kontaktzunge 3 an ihrer gehäuseinneren Seite eine
Schaltwippe 6 auf, die einerseits mit der Hülse 17 des temperaturabhängigen Arbeitselementes
8 zusammenwirkt, während andererseits am anderen Ende der Schaltwippe 6 eine Feder
7 angreift. Die Feder 7 ist mit ihrem anderen Ende mit einer einseitig eingespannten
oder abgestützten Kontaktplatte 23 verbunden.
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Diese Kontaktplatte 23 trägt bei einem dargestellten Ausführungsbeispiel
einen Kontakt, der je nach dem Schaltzustand entweder an einem Kontakt 24 der Kontaktzunge
5 oder an einen Kontakt 25 der Schaltzunge 4 anliegt.
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Dabei ist die Feder 7 derart bemessen, daß sie einerseits das Umschnappen
der Kontaktplatte 23 bei Betätigung der Schaltwippe 6 herbeiführt und andererseits
eine derartige Federkraft aufweist, daß bei Absinken der Temperatur über die Schaltwippe
6 der verschiebbare Kolben 10 zurückgestellt wird.
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Wird nämlich bei Temperaturerhöhung des das Gehäuse des temperaturabhängigen
Arbeitselementes 16 umströmenden Mediums das Volumen des im Gehäuse befindlichen
Wärmedehnstoffes vergrößert, dann schiebt dieser den Arbeßitskolben 10 (in der Zeichnung)
nach oben. Durch den Arbeitskolber 10 wird die Hülse 17 mitgenommen. Dadurch wird
andererseits das anliegende Ende der Schaltwippe 6 in Längsrichtung des Gehäuses
1 verschoben. Durch die beschriebene Wirkung der Feder 7 springt die Kontaktplatte
23 von einer Kontaktstellung in die andere. Dadurch wird bei dem in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel die Leitung zwischen Kontaktzunge 3 und 4 unterbrochen, während
über die Kontaktzunge 3,
die Kontaktplatte 23 und den Kontakt 24
der KorJi~aktzunge 5 ein zweiter Kontakt geschlossen wird. Es ist aine weiteres
ersichtlich, daß anstelle der dargestellten TUmschalteinrichtung auch eine einfache
Ein- bzw. Ausschaltvorichtung vorgesehen werden kann. Erniedrigt sich die Temperatur
des steuernden Mediums, dann drückt die Feder 7 über die Wippe 6 auf die Hülse 17
und dadurch den Arbeitskolben 10 in das Gehäuse des temperaturabhängigen Elementes
16 zurück. Durch die -Wirkung der Feder 7 kippt andererseits die Kontaktplatte 23
in ihre Ruhestellung zurück.
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Nimmt jedoch nach Betätigung des Schaltelementes bei einer bestimmten
Temperatur die Meßtemperatur weiter zu, dann verschiebt sich der Arbeitskolben 10
mit der Hülse 17 noch weiter nach oben, wodurch zwar die Feder 7 stärker gespannt
wird, der Umschaltzustand der Kontaktplatte 23 aber nicht verändert und insbesondere
der Kontaktdruck zwischen den Kontakten der Kontaktplatte 23 und dem Kontakt 24
nicht nennenswert erhöht wird. Eine besondere Überlaufsicherung ist bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel nicht mehr nötig, da die Feder 7 zusätzlich noch die Temperaturüberdehnung
mit aufnimmt.
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Die Justierung des Schaltgerätes erfolgt in an sich bekannter Weise
durch Deformierung des Gehäuses des temperaturabhängigen Arbeitselementes 16. In
der Zeichnung sind seformationsstellen angedeutet.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der lineare
Stellmotor 8 von oben in das Gehäuse eingesetzt. Ein Gehäuserand stützt sich auf
einer inneren Schulter 18 ab.
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Die Befestigung des linearen Stellmotors 8 erfolgt durch Umbördeln
einer deformierbaren Randleiste 14. Anstelle der Umbördelung kann aber auch eine
Klebverbindung verwendet werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Tragplatte 2 mit dem
eigentlichen Schaltelement gleich ausgebildet, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1. Unterschiedlich ist die Ausbildung des unteren Endteiles 20 des Gehäuses
1. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist nämlich das Gehäuse nach unten vollständig
abgeschlossen, wobei der untere Teil 20 einen festen Stoff umschließt, z.B. Gummi,
dessen Ausdehnungskoeffizient größer als der des Gehäuses 1 ist. Der feste Stoff
wirkt auf einen Kolben 10, der von einer Hülse 22 umgeben ist. Die Hülse 22 steht
wiederum mit der Schaltwippe 6 des Schaltelementes in Wirkverbindung. Die Wirkungsweise
eines Schaltgeräts nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen der vorher beschriebenen
Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1.
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Bei Erwärmung eines das untere Gehäuseteil 20 umströmenden Fluids
dehnt sich der feste Stoff aus und schiebt den Kolben 10 in Achslängsrichtung nach
oben. Der Kolben 10 nimmt dabei die Hülse 22 mit. Diese Hülse 22 löst dann in der
oben beschriebenen Weise die Umschaltung der Kontaktplatte 23 aus. Andererseits
stützt sich die Hülse 2t mit ihrem unteren Ende zeitweilig gegen eine Abdeckplatte
21, wodurch bewirkt wird, daß die AuMhhnung des festen Stoffes lediglich auf dem
Kolben 10 wirken kann. Dieser Kolben 10 dient in gewissem Sinne als Übersetzungsglied
zur Stellwegvergrößerung, da die Ausnützung einer Durchbiegung der Abdeckplatte
21 einen zu geringen Stellweg ergeben würde.
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In Fig. 3 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Die Teile entsprechen im wesentlichen den Teilen des Ausführungsbeispiels
nach Fig. 1. Der lineare Stellmotor 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel von unten
in das Gehäuse 1 eingesetzt und stützt sich gegen eine Schulter 18' ab. Durch Umbördeln
eines äußeren Gehäuserandes 151 wird der lineare Stellmotor befestigt. Anstelle
des Umbördelns oder zusätzlich kann eine Klebverbindung
zwischen
Gehäuse 1 und linearen Stellmotor 8 vorgesehen werden.
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In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem als linearer
Stellmotor eine Bimetallschnappscheibe 11 Diese Bimetallschnappscheibe 11 wirkt
über ein Schalterbetätigungsglied 19 auf die Wippe 6 des Schaltgeräts. Zwar wird
bei einer Bimetallsprungscheibe die zur Erzeugung des Sprungeffektes aufzuwendende
Energie in Form von Wärme ausgenützt.
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Wenn jedoch, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, die Bimetallschnappscheibe
11 durch die zusätzliche Kraft der Feder 7 belastet wird, ergibt sich ein exakteres
Umspringen und damit auch eine geringere Streuung im Umspringpunkt.
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Mit 26 ist eine vorzugsweise an der Unterseite der Tragplatte 2 angeordnete,
als Massenanschluß dienende Kontaktzunge bezeichnet. Diese Kontaktzunge 26 ist z.B.
mit einem die Wippe 6 tragenden Winkel verbunden oder damit einstückig ausgebildet.
Sie steht mit dem Gehäuse 1 in leitender Verbindung. Bei Verwendung einer derartigen
Kontaktzunge kann die links gezeichnete, nach außen geführte Kontaktzunge 3 oberhalb
der Tragplatte 2 entfallen.
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Besonders vorteilhaft ist es bei einem erfindungsgemäßen Schaltgerät,
daß das eigentliche Schaltelement als Bauelement vor dem Einbau in das Gehäuse 1
vollständig zusammengebaut werden kann, daß die Justierung lediglich durch Deformation
der den Wärmedehnstoff umgebenden Hülse erfolgt, daß der 6beweg des Schaltelementbetätigungsgliedes
durch die Ausbildung des Schaltelementes bzw. die Dimensionierung der Feder 7 ohne
weiteres aufgenommen wird und daß zur Rückstellung des temperaturabhängigen Arbeitselementes
bzw. des Betätigungskolbens keine zusätzlichen Einzelteile erforderlich sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Weiterbildungen sowie Teil- und
Unterkombinationen der dargestellten und/oder beschriebenen Merkmale und Maßnahmen.
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-Ansprüche-