DE2535874A1

DE2535874A1 - Druckabhaengig betaetigter elektrischer schalter, insbesondere verdampferthermostat fuer kuehlschraenke

Info

Publication number: DE2535874A1
Application number: DE19752535874
Authority: DE
Inventors: Niels Peter Thorsen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1975-08-12
Filing date: 1975-08-12
Publication date: 1977-02-17
Also published as: CS187344B2; SE7608980L; DK139088C; IT1071144B; YU186276A; SE406834B; JPS5736694B2; FR2321180B1; FR2321180A1; DE2535874C3; JPS5227567A; HU175892B; DK362276A; DE2535874B2; DE2535847A1; DD132699A5; GB1551268A; DK139088B; US4082929A; YU39361B

Description

Druckabhängig betätigter elektrischer Schalter, insbesondere Verdampferthermostat für Kühlschränke

Die Erfindung bezieht sich auf einen druckabhängig betätigten elektrischen Schalter, insbesondere Verdampferthermostat für Kühlschränke, dessen Betätigungsglied unter dem Einfluß eines Druckgebers, z. B. dem Arbeitsbalg eines thermostatischen Systems mit Flüssigkeiis-Dampf-Füllung, einer Hauptfeder und einer durch einen Anschlag unwirksam zu machenden Differenzfeder in einer Kraftgleichgewichtsstellung gehalten ist sowie in einer ersten Schaltstellung das Umschalten in der einen und in einer zweiten Schaltstellung das Umschalten in der anderen Richtung bewirkt, wobei die Vorspannung der Hauptfeder mittels einer ersten Justiervorrichtung zur Festlegung der ersten Schaltstellung und die Vorspannung der Differenzfeder mittels einer Einstellvorrichtung zur Veränderung der zweiten Schaltstellung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs sowie mittels einer zweiten Justiervorrichtung zur Festlegung dieses Bereichs verstellbar ist.

Es ist ein Verdampferthermostat bekannt, bei dem an einem ersten Schwenkarm, der einen Mikroschalter betätigt, einerseits das Arbeitselement eines thermostatischen Systems und andererseits die Hauptfeder angreift. Das andere Ende der Hauptfeder ist mittels einer Justierschraube an einer gehäusefesten Halterung eingehängt. Ein zweiter Schwenkarm ist von der Differenzfeder belastet und wirkt über eine Druckstange in der gleichen Richtung wie das Ar-

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beitselement auf den ersten Schwenkarm. Der zweite Schwenkarm trägt einen justierbaren Anschlag, dar mit einem gehäusefesten Widerlager zusammenwirkt. Die Differenzfeder ist mit ihrem einen Ende über eine Justierschraube mit dem zweiten Schwenkarm verbunden und mit ihrem anderen Ende an einem dritten Schwenkarm eingehängt, der mit Hilfe einer Einstellkurve verstellbar ist. Beim Überschreiten einer vorbestimmten ersten Temperatur, die der ersten Schaltstellung entspricht, schließen die Kontakte des Mikroschalters, bei Unterschreiten einer zweiten Temperatur, welche der zweiten Schaltstellung entspricht, öffnen diese Kontakte .

Bei diesem Verdampferthermostaten soll in der ersten Schaltstellung die Hauptfeder allein und in der zweiten Schaltstellung die Differenzfeder parallel zur Hauptfeder, aber im entgegengesetzten Sinne, auf den ersten Schwenkarm wirken. Dann kann mit Hilfe der Justierschraube der Hauptfeder die Schließtemperatur nach Wunsch eingestellt und mit Hilfe der Justierschraube der Differenzfeder der Bereich der öffnungstemperatur, der mit Hilfe der Einstellvorrichtung durchlaufen werden kann, eingestellt werden. Außerdem muß aber der verstellbare Anschlag am zweiten Schwenkarm so justiert werden, daß er gerade zwischen der Schließtemperatur und der Öffnungstemperatur die Differenzfeder unwirksam macht. Infolge der drei Justiervorrichtungen, der drei Schwenkarme und der Druckstange ergibt sich ein erheblicher konstruktiver Aufwand. Die Justierung von drei Vorrichtungen erfordert einen entsprechenden Zeitaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen druckabhängig betätigten elektrischen Schalter der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der einen konstruktiv einfacheren Aufbau hat und sich mit geringerem Aufwand justieren läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hauptfeder und die Differenzfeder in Reihe geschaltet sind und die erste Justiervorrichtung gleichzeitig den Anschlag

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für die Differenzfeder bildet.

Da die Differenzfeder ihre Kraftwirkung über die Hauptfeder auf das Betätigungsglied ausübt, entfallen die bisher zwischen Differenzfeder und Betätigungsglied notwendigen Übertragungselemente. Des weiteren sind nur noch zwei Justiervorrichtungen erforderlich, da die erste Justiervorrichtung mit dem Anschlag für die Differenzfeder vereinigt ist. Dies ergibt einen erheblich verminderten konstruktiven Aufwand und eine raschere Justierung. Die Stabilität und mechanische Lebensdauer werden erhöht, weil die Zahl der Reibungsstellen verringert ist. Ein besonderer Vorteil ergibt sich noch in Verbindung mit einem thermostatischen System mit Flüssigkeits-Dampf-Füllung, bei dem die Dampfdruck-Kurven für höhere Temperaturen eine größere Steilheit hat als für niedrigere Temperaturen. Denn das Kraft-Weg-Diagramm des neuen Schalters hat einen geknickten Verlauf, bei dem im Bereich niedrigerer Drücke eine kleinere und im Bereich höherer Drücke eine größere Steigung vorhanden ist. Der Zusammenhang zwischen Temperaturänderung und Stellung des Betätigungsgliedes ist daher einem linearen Verlauf wesentlich besser als bisher angepaßt und weist vor allen Dingen keine Sprünge auf.

Vorzugsweise ist die Kraft-Weg-Kennlinie der Differenzfeder höchstens so steil wie diejenige der Hauptfeder. Der Neigungswinkel der Kraft-Weg-Kennlinie der Reihenschaltung von Hauptfeder und Differenzfeder ist daher kleiner als die Hälfte des Neigungswinkels der Kraft-Weg-Kennlinie der Hauptfeder. Je größer die Neigungsunterschiede sind, umso größer ist bei vorgegebenem Bereich der Einstellvorrichtung die Möglichkeit, durch Verstellung der beiden Justiervorrichtungen die für die erste und zweite Schaltstellung erforderlichen Drücke zu ändern.

Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich, wenn die erste Justiervorrichtung im Bereich der Kuppelstelle von Haupt- und Differenzfeder angeordnet ist und unmittelbar mit einer der Federn zusammenwirkt. Es entfällt dann ein mit der Differenzfeder beweglicher Anschlag.

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Wenn die Hauptfeder eine Blattfeder ist, die rechtwinklig zur als Zugfeder ausgebildeten Differenzfeder verläuft, erhält man eine platzsparende Bauform.

Insbesondere kann dafür gesorgt sein, daß die Blattfeder in Verlängerung eines ersten Schwenkarms verläuft, der einen Schnappschalter, z. B. einen Mikroschalter, betätigt und vom Druckgeber belastet ist, daß parallel dazu ein zweiter Schwenkarm verläuft, an dem die Einstellvorrichtung angreift, daß die Differenzfeder einerseits unter Zwischenschaltung der zweiten Justiervorrichtung mit dem zweiten Schwenkarm und andererseits mit der Blattfeder verbunden ist, und daß die erste Justiervorrichtung der Blattfeder oder einem damit verbundenen Teil benachbart ist. Hierbei wird noch weiter an Platz gespart.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schalters,

Fig. 2 schematisch eine weitere Ausführungsform und

Fig. 3 ein Diagramm, das die Abhängigkeit zwischen der gemessenen Temperatur t, den auftretenden Drücken P und dem Weg s des BeStigungsglied.es angibt.

In Fig. 1 ist ein Verdampferthermostat für Kühlschränke dargestellt. Ein Fühler 1 mit einer Flüssigkeits-Dampf-Füllung ist über ein Kapillarrohr 2 mit einem Arbeitselement 3 verbunden. Dieses wirkt auf einen ersten Schwenkarm 4, der mittels eines Gelenkes 5 schwenkbar gelagert ist. Er ist das Betätigungsglied für einen Mikroschalter 6, dessen Stößel 7 vom ersten Schwenkarm 4 verlagerbar ist. Am ersten Schwenkarm 4 ist ferner eine Hauptfeder 8 in der Form einer Blattfeder befestigt. Rechtwinklig zu ihr steht eine als Schraubenfeder ausgebildete Differenzfeder 9, die mit ihrem einen Ende an der Hauptfeder 8

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eingehängt ist und an ihrem anderen Ende über eine Justiervorrichtung 10 mit einem zweiten Schwenkarm 11 verbunden ist, der ein gehäusefestes Lager 12 aufweist. Die Justiervorrichtung 10 besteht aus einer Schraube 13 und einer zugehörigen Mutter 14, auf die das Ende der Differenzfeder 9 fest aufgesetzt ist. Eine Einstellvorrichtung 15 greift mit einer Kurvenscheibe 16 am zweiten Schwenkarm 11 an. Außerdem ist eine Anschlagfläche 17 vorgesehen, an der das untere Ende 18 der Differenzfeder 9 sich anlegen kann. Diese Anschlagfläche ist Teil einer Justiervorrichtung 19, welche eine Schraube 20 in einem ortsfesten Halter 21 aufweist, die die Anschlagfläche 17 trägt.

Der Mikroschalter 6 schaltet, wenn der Stößel 7 die Schaltstellung s,. nach oben und die Schaltstellung Sp nach unten überschreitet. Zum Umschalten muß daher der erste Schwenkarm 4 einen Weg Δ s zurücklegen.

Die Funktionsweise dieses Thermostaten wird nun in Verbindung mit Fig. 3 erläutert. Dort ist der Druck P links über der Temperatur t des Fühlers 1 und rechts über dem Weg s des Stößels 7 veranschaulicht. Links ist die Dampfdruckkurve I eingetragen, die für das thermostatische System 1, 2, 3 gilt. Rechts ist die Kraft-Weg-Kennlinie II der Hauptfeder 8 und die Kraft-Weg-Kennlinie III der Reihenschaltung von Hauptfeder 8 und Differenzfeder 9 veranschaulicht, wobei die Kennlinie IHw für einen Ausschaltpunkt höherer Temperatur und die Kennlinie IHk für einen Ausschaltpunkt geringerer Temperatur gilt. Der Übergang von der Kennlinie II auf die Kennlinie III erfolgt, wenn das Federende 18 auf den Anschlag 17 auftrifft. In der vollausgezogenen Stellung der Fig. 1 ist die Reihenschaltung wirksam, gilt also die Kennlinie III. Wenn der Anschlag 17 erreicht ist, wie es gestrichelt in Fig. 1 dargestellt ist, wirkt nur noch die Hauptfeder 8, gilt also die Kennlinie II.

Bei einem solchen Thermostaten ist die erste Schalttemperatur t₂ festgelegt, während die zweite Schalttemperatur zwischen einem höheren Wert t_1w und einem geringeren Wert t_1k mit Hilfe

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der Einstellvorrichtung 15 verändert werden kann. Zur Festlegung der ersten Schalttemperatur t₂ wird die Justiervorrichtung 19 betätigt. Mit ihr läßt sich die Vorspannung der Hauptfeder in demjenigen Abschnitt ändern, in dem diese Hauptfeder allein wirksam ist. Durch Verstellung der Justiervorrichtung 19 wird also die Kennlinie II vertikal verschoben. Dies führt zu einer Änderung der ersten Schalttemperatur tp.

Zur Festlegung des Temperaturbereichs, der mit der Einstellvorrichtung 15 bestrichen werden kann, wird die Justiervorrichtung 10 benutzt. Mit ihrer Hilfe kann die Vorspannung der Differenzfeder 9 und damit die Vorspannung der Reihenschaltung geändert werden. Die Betätigung der Justiervorrichtung 10 führt daher zu einer Verlagerung der Kennlinie III in vertikaler Richtung. Hierdurch wird der Temperaturbereich zwischen den zweiten Schalttemperaturen t.. und t^ gemeinsam verschoben.

Man erkennt, daß die Justiervorrichtungen 10 und 19 über erhebliche Werte verstellt werden können, ohne daß sich an der Funktionsweise etwas ändert. Bei festliegender erster Schalttemperatur tg können die Kennlinien III über einen wesentlichen Teil der Höhe des Diagramms verschoben werden. Jn gleicher Weise kann die Kennlinie II um ein erhebliches Stück nach unten und nach oben verschoben werden.

Eine Grenze in der Wahl der Federkennlinien ist erst erreicht, wenn die Neigung der Kennlinie III steiler wird als die Neigung einer Verbindungslinie IV oder wenn die Neigung der Kennlinie II flacher wird als die Neigung einer Verbindungslinie V. Die Verbindungslinien IV und V verbinden den Schaltpunkt, welcher der ersten Schalttemperatur t₂ entspricht, mit den Schaltpunkten, welche der höheren zweiten Schalttemperatur t.. bzw. der niedrigeren zweiten Schalttemperatur t_1k entsprechen. Es empfiehlt sich daher, der Differenzfeder 9 eine möglichst geringe Steilheit zu geben, so daß die Unterschiede der Neigungen der Kenn-

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linien II und III entsprechend groß sind.

Aus Fig. 3 ist ferner ersichtlich, daß die wirksamen Äste der Kennlinien II und III einen Verlauf haben, der demjenigen der Dampfdruckkurve I angenähert ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 werden für dieselben Teile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Unterschiedlich ist demnach lediglich die Verwendung einer als Schraubenfeder ausgebildeten Hauptfeder 8^!, die mit einem Ende am Schwenkarm 4 eingehängt ist und am anderen Ende ein mit der Differenzfeder 9 gemeinsames Kupplungsstück 22 aufweist. Dieses Kupplungsstück wirkt mit der Justiervorrichtung 19 und deren Anschlag 17 zusammen.

Hauptfeder und Differenzfeder können auch als Druckfedern oder die eine als Druck- und die andere als Zugfeder ausgebildet sein. Des weiteren kommen auch andere Federkonstruktionen, z. B. winklig gebogene Blattfedern o. dgl., in Betracht.

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Claims

Patentansprüche

Jj Druckabhängig betätigter elektrischer Schalter, insbesondere Verdampferthermostat für Kühlschränke, dessen Betätigungsglied unter dem Einfluß eines Druckgebers, z. B. dem Arbeitsbalg eines thermostatischen Systems mit Flüssigkeits-Dampf-Füllung, einer Hauptfeder und einer durch einen Anschlag unwirksam zu machenden Differenzfeder in einer Kraftgleichgewichtsstellung gehalten ist sowie in einer ersten Schaltstellung das Umschalten in der einen und in einer zweiten Schaltstellung das Umschalten in der anderen Richtung bewirkt, wobei die Vorspannung der Hauptfeder mittels einer ersten Justiervorrichtung zur Festlegung der ersten Schaltstellung und die Vorspannung der Differenzfeder mittels einer Einstellvorrichtung zur Veränderung der zweiten Schaltstellung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs sowie mittels einer zweiten Justiervorrichtung zur Festlegung dieses Bereichs verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfeder (8, 8«) und die Differenzfeder (9) in Reihe geschaltet sind und die erste Justiervorrichtung (19) gleichzeitig den Anschlag (17) für die Differenzfeder bildet.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft-Weg-Kennlinie der Differenzfeder (9) höchstens so steil ist wie diejenige der Hauptfeder (8, 8^T).
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Justiervorrichtung (19) im Bereich der Kuppelstelle von Haupt- und Differenzfeder angeordnet ist und unmittelbar mit einer der Federn (9) zusammenwirkt.
4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfeder eine Blattfeder (8) ist, die rechtwinklig zur als Zugfeder ausgebildeten Differenzfeder (9) verläuft.

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Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (8) in Verlängerung eines ersten Schwenkarms (4) verläuft, der einen Schnappschalter, z. B. einen Mikroschalter (6), betätigt und vom Druckgeber (3) belastet ist, daß parallel dazu ein zweiter Schwenkarm (11) verläuft, an dem die Einstellvorrichtung (15) angreift, daß die Differenzfeder (9) einerseits unter Zwischenschaltung der zweiten Justiervorrichtung (10) mit dem zweiten Schwenkarm und andererseits mit der Blattfeder verbunden ist, und daß die erste Justiervorrichtung (19) der Blattfeder oder einem damit verbundenen Teil (18) benachbart ist.

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