DE2460751C3 - Thermoschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Thermoschalter, bei dem eine elektrische Kontaktfeder mit Hilfe eines Bimetallstreifens betätigbar ist.

Die bekannten Thermoschalter dieser Art (DT-Gbm 19 17 409) sind infolge tier genutzten Auslenkung des Bimetallsireifens in ihrem Einsatzhenjicl; mehr oder weniger beschränkt, da sich der Kontaktdruck der elektrischen Kontaktfeder in der Arbeitsstellung mit der Temperatur ändert. Damit ist auch verbunden, daß der elektrische Kontakt nur verhältnismäßig langsam schließt und öffnet und demnach durch eine größere Zündfiinkenbclasiung schneller abbrennt, was wiederum eine rasche Verschiebung der Ansprechtemperatur ίο mit sich bringt. Außerdem werdei; durch die zumeist recht starke mechanische Belastung des Bimetallstreil'ens Ermüdungserscheinungen in Kauf genommen, die zu einer langsamen aber steligen Kontaktdruekabsenkung führen. Von Nachteil sind diese Erscheinungen insbesondere dann, wenn mit dem Thermoschalter beispielsweise bei Elektroheizgeräten stärkere elektrische Ströme geschalte! werden sollen.

Durch die CH-PS 5 08 936 ist eine Raumihermostatschaltuhr zur elektrischen Steuerung von Heizungs- und/oder Klimaanlagen mit für Tag und Nacht getrennter Schaltzeit- und Tempcraturvorwahleinsicllung bekannt, bei der das innere Ende einer Bimetall-Spirale mit einem Rihlcrhcbcl verbunden ist, der über zwei Tasthebel von einem vom .Synchronmotor der Schalluhr angetriebenen Tastrad abgetastet wird, der Fühlerhebel und damit die Bimetall-Spirale während der Tastpausc in der momentanen Lage arretiert werden, um sie nach erneuter Beaufschlagung der Tasthebel durch das Tastrad freizugeben, und jeder der beiden Schalter der elektrischen Kontakteinrichtung von dem diesem zugeordneten Tasthebel mittels einer Zugfeder entsprechend der Freigabe durch den Fühlerhebel betätigt wird. Der Bimetall-Spirale wird hierbei die eigentliche Schaltarbeit von der Zugfeder abgenommen,

allerdings unter Hinzunahme einer recht komplizierten und damit auch teuren und störungsanfälligen Tasteinrichtung.

Durch die DT-AS 15 65 498 ist eine Einrichtung zur Leistungsregelung in Heiz- und Kochgeräten mit

mehreren Verbrauchern durch Ändern des Taktverhältnisses der Stromzufuhr bekannt, bei der einander entsprechende Regeleinheiten mit je einer Flanschkupplung an die Abtriebswelle einer von einem Synchronmotor angetriebenen Schaltuhr angeschlossen sind und in jeder Regeleinheit ein Schalter vorgesehen ist, der einschließlich seines die Kontaktarme tragenden Fassungskörpers mittels eines Bimetallarms eine temperaturabhängige Lageveränderung zu einer das Taktverhältnis bestimmenden Steuernockenscheibe erfährt.

Auch die Ausbildung des Schalters als Springkontaktschalter ändert jedoch nichts an dem Umstand, daß der Kontaktdruck starken Schwankungen unterworfen ist, durch eine größere Zündfunkenbelastung eine erhebliche Verschiebung der Ansprechtemperatur eintritt und den temperaturabhängigen Bewegungen des Bimetallarms ein beträchtlicher Widerstand entgegengesetzt wird.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Thermoschalter der eingangs angeführten Art zu schaffen, bei dem die in einem Teil des Temperaturbereichs auf die Kontaktfeder ausgeübte Kraft temperaturunabhängig ist, das Ein- und Ausschalten im Ablauf beschleunigt wird und die mechanische Belastung des Bimetallstreifens erheblich vermindert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zum mechanischen Betätigen der elektrischen Kontaktfeder gegen die elektrische Kontaktfeder schwenkbarer, durch den Bimetallstreifen mechanisch

midie Drehbewegung eines sich an einen Elektromotor anschließenden Untersetzungsgetriebes an- mal aliktippelbarer .Schaltfinger vorgesehen ist.

Damit wird die /iir Betätigung der elektrischen Kontaktfeder benötigte Kraft "letztlich vom Elekiromotor aufgebracht und die Rückführung des .Schaltfingers durch die elektrische Kontaktfeder besorgt, während _viem »!metallstreifen lediglich die vergleichsweise geringen Kräfte zum An- und Abkuppeln des Schaltfingers abverlangt werden. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen jedoch insbesondere auch darin, daß bei der Betätigung der elektrischen Kontaktfeder ein Übergang von der langsamen Auslenkbeweguiv des Bimetallstreifens auf die schnelle Drehbewegung des Untersetzungsgetriebes vollzogen worden ist.

Zur Kleinhaltung des Bauteileaul'wandes ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Drehbewegung des von dem Elektromotor angetriebenen Untersetzungsgetriebes von einem durch den Bimetallstreifen bei dessen durch Temperaturänderung verursachter Auslenkung axial verschiebbaren Zahnrad abnehmbar. Um hierbei eine hohe Ansprechgenauigkeii zu erzielen und zugleich den Bauteileverschleiß stärker /Ai beschranken, ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dafür gesorgt, daß das axial verschiebbare Zahnrad sich im gesamten Verschiebebereich mit dem Untersetzungsgetriebe des Elektromotors im Eingriff befindet und als Antriebshälfte einer Klauenkupplung ausgebildet ist.

Eine andere besonders hervorzuhebende Ausgestal-Hing der Erfindung besteht darin, daß der Elektromotor und das sich an ihn anschließende Untersetzungsgetriebe zugleich Bestandteile eines elektromotorisch betriebenen Zeitschalters sind. Auf diese Weise wird fü,- den Thermoschalter der Mehraufwand des Elektromotors und des Untersetzungsgetriebes vermieden. Das bedeutet eine äußerst kostensparende Verbesserung für alle die Geräte, für die außer einem Thermoschalter auch ein elektromotorisch betriebener Zeitschalter vorgesehen ist. Noch einen Vercinfachungsschritt weiter geht die zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, wonach die mit Hilfe des Bimetallstreifens betäligbarc elektrische Kontaktfeder zugleich als Zeitschalterkontaktfeder verwendet ist.

Ferner ist als vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besonders hervorzuheben, daß der mit Hilfe des Bimetallstrcifens betätigbaren elektrischen Kontaktfeder eine durch das Zeitschaltwerk wechselweise zwischen einer Bereitschaftsstellung und einer Dauerausschaltstellung umstellbare Gegenkontaktfeder zugeordnet ist. Es handelt sich hierbei um eine vom Fertigungsaufwand her äußerst kostensparende Zusammenfassung eines mit einem Thermoschalter elektrisch in Reihe liegenden Zeitschalters. Von Bedeutung ist dies insbesondere für Elektroheizgeräte, bei de.ien in einer vorwählbaren Einschaltperiode eine thermostatische Regulierung der Wärmeabgabe erfolgt.

Ein aufgrund dieser und noch zu erwähnender anderer vorteilhafter Ausgestaltungen besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der teilweise schematisch vereinfachten perspektivischen Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Bei dem in der Zeichnung wiedergegebenen Thermoschalter besitzt das axial verschiebbare Zahnrad 1 eine am freien Ende des Bimetallstreifens 2 verankerte Hohlwelle 3, in der die Abtriebshälfte 4 der Klauenkupplung 5 mit einer Vollwelle 6 drehbar gelagert ist, so daß die Klauenkupplung 5 eine recht genaue und dennoch leichtgängige Führung erhall. Zur eigentlichen Bildung der formschlüssigen Kupplung 5 ist in das axial verschiebbare Zahnrad 1 ein kreiszylindrischer Mitnahmestift 7 eingesetzt und in der Abtriebshälfte 4 der lormschlüssigen Kupplung 5 ein Kranz dazu passender Bohrungen 8 vorgesehen, in die der Mitnahmestift 7 wahlweise und je nach der temperaturbedingten Auslenkung des Bimetallstreil'ens 2 eindringen kann. Das freie Ende des Bimetallstreifens 2 ist als beiderseits in eine Ringnut 9 der Hohlwelle 3 des axial verschiebbaren Zahnrades 1 eingreifende zweizinkige Gabel 10 ausgebildet, um einerseits bei tier Lagerung der Hohlwelle 3 eine radiale Ausgleichsmoglichkeil für die leicht bogenförmige Auslenkung des Bimetallstrei-Iens 2 zu schaffen und andererseits einen besonders einfachen Zusammenbau bei einem verhältnismäßig geringen axialen Spiel eier Hohlwelle 3 in dem Bimetallstreifen 2 zu ermöglichen.

Um nicht auf ein Blockieren des Elektromotors 11 und auf eine genaue Auswahl des Elektromotors Il in bezug auf seine Blockierschwelle angewiesen zu sein, ist zwischen dem gegen die elektrische Kontaktfeder 12 schwenkbaren Schallfänger 13 und dem Elektromotor 11 eine die Andruekkraft des Schaltfingers 13 begrenzende Rutschkupplung 14 eingefügt. Diese Rutschkupplung 14 befindet sich vorzugsweise unmittelbar am Sehaltfinger 13, so daß der Elektromotor 11 und das sich an ihn anschließende Untersetzungsgetriebe 15 nebenher anderen Zwecken dienen können. Durch die Einfügung eines Zwischenrades 16 ist die Rutschkupplung 14 räumlich von der formschlüssigen Kupplung 5 abgesetzt.

Der Bimetallstreifen 2 biegt sich bei seiner Erwärmung in Richtung des dunklen Pfeils und bei seiner Abkühlung in Richtung des hellen Pfeils, wobei das ständig vom Elektromotor 11 über das Untersetzungsgetriebe 15 in Drehung gehaltene Zahnrad 1 jede Auslenkbewcgung des Bimetallstreifens 2 in axialer Richtung mitmacht. Über die als zurückgesetzter Anschlag für den Bimetallstreifen 2 eingesetzte Stellschraube Π kann recht genau die Temperatur eingestellt werden, bei der die Klauenkupplung 5 den Sehaltfinger 13 an die Drehbewegung des Zahnrades 1 ankuppelt und umgekehrt bei ansteigender Temperatur wieder von diesem abkuppelt. Sobald der Mitnahmeslift 7 in einer der Bohrungen i! Halt gefunden hat. wird der Schaltfinger 13 verhältnismäßig schnell unter Überwindung der Federkraft der elektrischen Kontaktfeder 12 gegen die elektrische Kontaktfeder 12 verschwenkt, bis der an der elektrischen Kontaktfeder 12 befestigte Kontakt 18 mit einem durch die Rutschkupplung 14 vorgegebenen konstanten Kontaktdruck an dem Gegenkontakt 19 anliegt. Beim Hcrausgleiten des Mitnahmestiftes 7 aus der jeweiligen Bohrung 8 wird der Schaltfinger 13 durch die Federkraft der elektrischen Kontaktfeder 12 ebenfalls verhältnismäßig schnell wieder in seine Ausgangslage zurückgeschwenkt.

Der Elektromotor 11 ist vorzugsweise ein Synchronkleinmotor und als solcher zusammen mit dem Untersetzungsgetriebe 15 hauptsächlich Bestandteil eines elektromotorisch betriebenen Zeitschalters. Die Drehbewegung des Untersetzungsgetriebes 15 wird hierbei durch eine nachfolgende Zahnrad-Ritzel-Kombination 20 noch so weit verringert, daß die abschließende Arbeitsscheibe 21 beispielsweise nur noch alle vierundzwanzig Stunden eine Umdrehung ausführt. Die mit der Arbeitsscheibe 21 durch eine gemeinsame Achse

22 verbundene Nockenscheibe 23 besitzt einen anteilsmäßig großen erhabenen Umfangsabschnitt 24 für die Ausschaltstellung des Zeitschalters und einen anteilmäßig kleinen im Radius zurückgesetzten Umfangsabschnitt 25 für die Einschaltstellung des Zeitschalters. Mit Hilfe der Rutschkupplung 26 ist es möglich, die Nockenscheibe 23 über einen nicht gezeichneten Drehknopf manuell gegenüber der Arbeitsscheibe 21 zu verstellen und so für den Einschaltzeitpunkt des Zeitschalters eine Vorwahl zu treffen. Zumeist läßt sich auch die Einschaltdauer des Zeitschalters verändern,

IO und zwar beispielsweise dadurch, daß die Nockenscheibe 23 aus zwei manuell gegeneinander verdrehbaren Tcilscheiben besteht. Die besonders vorteilhafte Zusammenfassung des Thermoschalters mit dem zuletzt beschriebenen Zeitschalter gipfelt darin, daß der mit Hilfe des Bimetallstreifens 2 betatigbaren elektrischen Kontaktfeder 12 eine durch die Nockenscheibe 23 wechselweise zwischen einer Bereitschaftsstellung und einer Dauerausschaltstcllung umstellbare Gegenkontaktfeder 27 zugeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Thermoschalter, bei dem eine elektrische Kontaktfeder mit Hilfe eines Bimetallsireifens betätigbar ist, dadurch g e k e η η / e i c h net, daß ein zum mechanischen Betätigen der elektrischen Kontaktfeder (12) gegen die elektrische Kontaktfeder schwenkbarer, durch den Bimetall streifen (2) mechanisch an die Drehbewegung eines sich an einen Elektromotor (II) anschließenden Untersetzungsgetriebes (15) an- und abkuppelbarer .Schaltfinger (13) vorgesehen ist.

2. Thermoschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des von dem Elektromotor (II) angetriebenen Untersetzungsgetriebes (15) von einem durch den Bimetallstreifen (2) bei dessen durch Temperaliiränderung verursachter Auslenkung axial verschiebbaren Zahnrad (1) abnehmbar ist.

3. Thermoschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Zahnrad (1) sich im gesamten Verschiebebereich mit dem Untersetzungsgetriebe (15) des Elektromotors (II) im Eingriff befindet und als Antriebshälftc einer Klauenkupplung (5) ausgebildet ist.

4. Thermoschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Zahnrad (1) eine am freien Ende des Bimctallstreifens (2) verankerte Hohlwelle (3) besitzt, in der die Abtriebshälfte (4) der Klauenkupplung (5) mit einer Vollwelle (6) drehbar gelagert ist.

5. Thermoschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Bimetallstreifens (2) als beiderseits in eine Ringnut (9) der Hohlwelle (3) des axial verschiebbaren Zahnrades (1) eingreifende zweizinkige Gabel (10) ausgebildet ist.

6. Thermoschalter nach einem der Ansprüche I bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem gegen die elektrische Kontaktfeder (12) schwenkbaren Schaltfinger(13) und dem Elektromotor(11) eine die Andruckkraft des Schaltfingcrs (13) begrenzende Rutschkupplung (14) eingefügt ist.

7. Thermoschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (11) und das sich an ihn anschließende Untersetzungsgetriebe (15) zugleich Bestandteile eines elektromotorisch betriebenen Zeitschalters (11, 15, 20-23) sind.

8. Thermoschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Hilfe des Bimetallstreifens (2) betätigbare elektrische Kontaktfeder (12) zugleich als Zeitschalterkontaktfeder verwendet ist.

9. Thermoschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Hilfe des Bimetallstreifens (2) betätigbaren elektrischen Kontaktfeder (12) eine durch das Zeitschaltwert (11, 15, 20-23) wechselweise zwischen einer Bereitschaftsstellung (25) und einer Dauerausschaltstellung (24) umstellbare Gegenkontaktfeder (27) zugeordnet ist.