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Elektrischer Temperaturschutzschalter
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Temperaturschutzschalter
zum vollständig umschlossenen Einbau bzw. Anbau an schwer zugänglichen Stellen mit
einem Stromübertragungsglied und einem dieses bei kritischen Temperaturen umschaltenden
Temperaturfühler.
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Um das Vereisen von Dachgullis auf Flachdächern von Fabrikationsgebäuden
oder dgl. zu verhindern und damit stets funktionsfähig zu halten, werden diese elektrisch
fernbeheizt, wodurch der Schnee bzw. das Eis tgetaut wird. Damit die Heizelemente
bei Anderung der Witterung infolge zu hoher Temperatur nicht beschädigt werden,
finden elektrische Übert emp eraturs chutzs chalt er Verwendung.
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Diese Schalter bestehen aus einem Stromübertragungsglied, das den
Stromfluß durch die beiden elektrischen Anschlüsse sicherstellt. Das Stromübertragungsglied
wird von einem Temperaturfühler, vorzugsweise aus einem Bimetall gesteuert, der
das Stromübertragungsglied bei kritischen Temperaturen in die Ausschaltstellung
umschaltet. Die bekannten Temperaturschutzschalter sind parallel zu den elektrischen
Heizelementen geschaltet und als Schließer ausgebildet, so daß sie bei kritischen
Temperaturen den Stromkreis kurzschließen. Durch den Kurzschluß in dem Heizstromkreis
wird dessen Sicherung ausgelöst. Nach dem Schaltvorgang bei kritischen Temperaturen
verbleibt der als Schließer ausgebildete bekannte Temperaturschutzschalter in der
Einschaltstellung und kehrt erst bei Abkühlung und unkritischen Temperaturen selbsttätig
in die Ausschaltstellung zurück.
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Dieser bekannte Temperaturschutzschalter ist mit mancherlei Nachteilen
behaftet. So kann er zum einen selbst nach dem Umschalten bei kritischen Temperaturen
durch den auf ihn wirkenden Kurzschlußstrom zerstört werden, wenn dieser zu lange
fließt, was insbesondere bei träger schaltenden Sicherungen auftreten kann. Zum
andern werden die Stromzuführungslei-tungen, die aufgrund der bei Außeninstallationen
nur zulässigen kleinen Spannungen und der daraus resultierenden großen Ströme bereits
mit großem Querschnitt und mit wenig Querschnittsreserve dimensioniert sind, thermisch
überlastet. Nach dem Schaltvorgang des bekannten Temperaturschutzschalters bei kritischen
Temperaturen und Auslösen der Sicherung des Heizstromkreises muß nach dem Wiedereinschalten
des Temperaturschutzschalters bei unkritischen Temperaturen die Sicherung ausgetauscht
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nach der Montage nicht
mehr zugänglichen Schalter der eingangs geschilderten Art gegen unzeitiges Einschalten
gesichert so auszubilden, daß er in der Ausschaltstellung verbleibt und von Ferne
aus rückschaltbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen ferngesteuerten,
in dem Schutzschalter angeordneten, beim Einschalten einen Anker anziehenden Elektromagnet
und durch ein zwischen dem Anker und dem Stromübertragungsglied vorgesehenes, dieses
aus der stabilen Lage in die Einschaltstellung bewegendes Betätigungsorgan.
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Dieser als Öffner ausgebildete erfindungsgemäße Schalter vermittelt
den Vorteil, daß seine Funktionssicherheit durch öffnende Kontaktgabe praktisch
stets gewährleistet ist und die Heizung ohne den Schalter nicht in Betrieb gesetzt
werden kann. Für den fernsteuerbaren Elektromagnet selbst ist nur ein einfacher
Hilfsstromkreis in Form eines Kabels erforderlich.
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Lugleich kann die Baugröße des erfindungsgemäßen Temperaturschutzschalters
wegen der Verwendung des Elektromagneten äußerst klein gehalten werden. Um die Wärmeentwicklung
des Elektromagneten klein zu halten, sollte dieser zweckmäßig impuls gesteuert sein.
Ferner kann der erfindungsgemäße Temperaturschutzschalter nicht nur bei den fernbeheizten
Dachgullis verwendet werden, sondern er eignet sich insbesondere wegen seiner kleinen
Abmessungen zum vollständig umschlossenen Einbau beispielsweise in die Wicklungen
von Elektromotoren und größere Haushaltsgeräte od. dgl., wobei in der Umgebung eines
Fremdmagnetfeldes eine geeignete Abschirmung verwendet werden muß. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist das
Betätigungsorgan als starr mit dem Anker
verbundener Stößel ausgebildet, so daß der aus einem elektrisch leitenden Material
bestehende Anker nicht direkt auf das spannungsführende Stromübertragungsglied wirken
muß insoweit also eine klare Funktionstrennung vorhanden ist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Stößel im Bereich
seines dem Magnet entgegengesetzten Endes einen Bund auf, der einerseits einen Begrenzungsanschlag
für die Bewegung des Stößels, andererseits einen Mitnehmer für das Stromübertragungsglied
bildet. Zweckmäßig greift das freie Ende des Stößels in je ein Loch des als Schnappelement
mit zwei stabilen Stellungen ausgebildeten Stromübertragungsgliedes und des darunter
angeordneten, als Bimetall-Schnappscheibe ausgebildeten Temperaturfühlers ein, womit
die Bimetall-Schnappscheibe im unkritischen Temperaturbereich durch den Elektromagnet
unbelastet ist. Lediglich die Einschaltbewegung mittels des auf das Stromübertragungsglied
und die Bimetall-Schnappscheibe wirkenden Bundes ist zwangsgekoppelt.
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Besonders billig gestaltet sich der erfindungsgemäße Temperaturschutzschalter,
wenn der Elektromagnet eine Ringspule ist, die in verschiedenen Baugrößen und unterschiedlichen
elektrischen Kennwerten billig im Handel erhältlich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Spule zwei Anschlüsse
auf, von denen einer mit einem der beiden Anschlüsse für das Stromübertragungsglied
- Laststromkreis -verbunden ist; der Temperaturschutzschalter weist also insgesamt
drei Anschlüsse auf, von denen einer sowohl für den Laststromkreis als auch den
Steuerstromkreis zum Betätigen des Magneten dient.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten1 bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung.
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Es zeigen: Figur 1 den elektrischen Temperaturschutzschalter in Einschaltstellung,
im Querschnitt; Figur 2 den Schalter gemäß Figur 1 in Ausschaltstellung; Figur 3
den Temperaturschutzschalter in schematischer Draufsicht.
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Der in den Figuren 1 und 2 insgesamt mit 4 bezeichnete elektrische
Temperaturschutzschalter weist ein dreiteiliges Gehäuse 5 mit einem Gehäuseoberteil
6, einem nach unten offenen Gehäusemittelteil 7 und einem Gehäuseunterteil 9 mit
einer Anbauplatte 8 auf. Zwischen dem Gehäuseoberteil 6 und dem Gehäusemittelteil
7 sind elektrische Anschlüsse 10, 11 in das Gehäuseinnere hineingeführt und weisen
dort gehäusefeste Kontakte 12 auf.
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In einer zentrischen gehäuseinneren Aussparung zwischen dem Gehäuseoberteil
6 und dem Gehäusemittelteil 7 ist ferner ein kreiszylindrischer Einsatz 13 mit einem
Ringkanal 14 rechteckigen Querschnitts angeordnet. Der Einsatz 13 weist ferner in
seinem Zentrum eine Bohrung auf, die als Büchse für einen darin geführten Stößel
15 dient.
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In dem Ringraum 14 ist eine Ringspule 16 eingesetzt. Über dem Gehäuseteil
13 ist ein Anker 17 von kreiszylindrischer Form für den Elektromagneten 16 in einer
dafür vorgesehenen Aussparung im Gehäuseoberteil 6 angeordnet, der starr mit dem
Stößel 15 verbunden ist.
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Der Stößel weist an dem dem Anker 17 entgegengesetzten Teil einen
mit Abstand von seinem Ende angeordneten Bund 18 auf, der bei nicht eingeschaltetem
Elektromagnet 16 in einer entsprechend geformten Ausnehmung auf der Unterseite des
Gehäuseteils 13 angeordnet ist. Das über den Bund 18 des Stößels 15 hervorstehende
freie Ende 19 greift in ein Loch eines als Federschnappscheibe 20 ausgebildeten
Stromübertragungsgliedes und einer darunter angeordneten Bimetall-Schnappscheibe
21 als Temperaturfühler ein.
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Die Bimetall-Schnappscheibe 21 liegt mit ihrem Rand einem kreisringförmigen
Gehäuseabsatz 22 des Gehäuseunterteils 9 lose auf. Auf diesem Absatz 22 und der
Bimetall-Schnappscheibe 21 liegt ebenfalls das Schnappelement 20 auf, und ist von
im Bereich der Absätze 22 auf der Unterseite des Gehäuseteils 13 verlaufenden Nasen
23 gehalten. Das im wesentlichen ellipsenförmige Schnappelement 20 weist an seinen
beiden Enden Kontakte 24 auf, die in der Einschaltstellung den Kontakten 12 der
Anschlüsse 10, 21 (Figur 1) federbelastet anliegen. In der Ausschaltstellung gemäß
Figur 2 sind die Kontakte 24 von den Knntakten 12 abgehoben.
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Das Gehäuseoberteil 6, das Mittelteil 7 und das Gehäuseunterteil 9
sind mittels von oben durch sie hindurchgestecker Schrauben 25 gehalten, wie in
Figur 3 dargestellt ist. Der Laststromkreis läuft von dem Anschluß 10 zu dem Anschluß
li. Der Anschluß 26 (Figur 3) ist mit dem einen Ende der Spule 16 verbunden, das
schematisch mit 27 angedeutet ist, das andere Ende ist über den Anschluß 28 (Figuren
1, 2) mit dem Anschluß il verbunden.
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Wird der Temperaturschutzschalter 4 von der Einschaltstellung gemäß
Figur 1 auf kritische Temperaturen erwärmt, so springt die Bimetall-Schnappscheibe
von der Lage gemäß Figur 1 in die gemäß Figur 2 und wirkt dabei zugleich auf das
als Federschnappelement 20 ausgebildete Stromübertragungsglied, das ebenfalls von
der Einschaltstellung gemäß Figur 1 in die stabile Ausschaltstellung gemäß Figur
2 umschnappt und hierbei den Laststromkreis für die (in der Zeichnung nicht dargestellten)
Heizelemente über die Anschlüsse 10, 11 unterbricht. Bei kurzem Anlegen einer elektrischen
Spannung an die Anschliisse 11, 26 d.h. den Hilfs- bzw. Steuerstromkreis für den
Elektromagneten 16 bildet sich um diesen ein Magnetfeld, in dem der Anker 17 liegt
und aufgrund dessen er in Richtung auf den Elektromagneten 16 gezogen wird. Uber
den mit dem Anker 17 starr verbundenen Stößel 15 und dessen Bund 18 wird demzufolge
das Federschnappelement 20 von der stabilen Ausschaltlage gemäß Figur 2 in die in
Figur 1 dargestellte Einschaltstellung bewegt. Der Schalter ist dann wieder betriebsbereit.
Bei kleiner Baugröße des erfindungsgemäßen Temperaturschutzschalters muß wegen der
schlechten Wärmeabfuhr die Einschaltdauer des Elektromagneten 16 begrenzt werden,
was aber mit herkömmlichen Impulsschaltungen mechanischer sowie elektronischer Art
leicht bewerkstelligt werden kann.