DE2718690A1

DE2718690A1 - Thermostat mit bimetallischer federungsplatte

Info

Publication number: DE2718690A1
Application number: DE19772718690
Authority: DE
Inventors: Bernard S Deubel; Donald J Schmitt
Original assignee: Therm O Disc Inc
Current assignee: Therm O Disc Inc
Priority date: 1976-06-03
Filing date: 1977-04-25
Publication date: 1977-12-15
Also published as: IT1080445B; CA1065933A; US4091354A; JPS52147781A

Description

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Therm-O-Disc, Incorporated, Mansfield, Ohio, V.St.A.

Thermostat mit bimetallischer Federungsplatte

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Die Erfindung betrifft Thermostaten, bei denen bimetallische Schnapp- oder Federungsplatten Anwendung finden und insbesondere einen Thermostaten, der zur Verminderung der Temperaturabweichung dient.

Thermostaten mit bimetallischen Schnapp- oder Federungsplatten arbeiten bei einer Eichtemperatur oder bei einer die Platte betätigenden Temperatur, die durch das Material der Platte und durch die Form, in der sie ausgeführt wird, bestimmt wird. Wenn eine Platte während der Verwendung des Thermostaten in Tätigkeit gesetzt wird, neigt in einigen Fällen die Betriebstemperatur der Platte dazu, sich zu verändern oder von der ursprünglichen Eichtemperatur abzuweichen. Es wird angenommen, daß eine solche Eichung oder Temperaturabweichung dann auftritt, wenn die Halterung der Platte derart ist, daß ein übermäßiges Aufschlagen oder Zurückprallen der Platte bei ihrem Abfedern auftritt.

Es ist bekannt, die Temperaturabweichung durch eine Federbeaufschlagung der Platte zu mindern, um ein Rückprallen der Platte innerhalb des Befestigungsspielraums zu begrenzen. Eine derartige Federbeuafschlagung kann auch zum Einstellen der Betriebstemperatur verwendet werden, wie z.B. aus der US-Patentschrift 3 573 7oo hervorgeht. Es ist auch bekannt, einen Schaumgummiring gegen eine Plattenfläche zwecks Aufbringung einer geringen Federkraft anzuordnen, um das Zurückprallen und die Temperatürabweichung zu verringern. Es ist auch bekannt, das Plattenlager oder die die Platte aufnehmende Schale aus Aluminium herzustellen, in welchem Fall

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das Problem der Temperaturabweichung im Vergleich zu dem Fall, in dem die Platte an Stahl anliegt, nicht so schwerwiegend ist.

Die Erfindung betrifft einen Thermostaten mit einer bimetallischen Schnapp- oder Federungspidfcte, mit einem Gestell, einem am Gestell angebrachten Schalter, einer im Gestell angebrachten, die Platte aufnehmenden Kappe, die mit dem Gestell unter Bildung einer Kammer zusammenwirkt, wobei die bimetallische FederungsplSbte innerhalb des Gestells eingepaßt und mit ihm so verbunden ist, daß der Schalter schnappmäßig bei Erreichen vorbestimmter Betriebstemperaturen betätigt wird, und wobei eine Auflagefläche in der Kappe vorgesehen ist, die die Platte trägt und aus einem Material gebildet ist, das einen wesentlich kleineren Elastizitätsmodul als das Material der Kappe aufweist.

Die Erfindung wird im einzelnen an Hand der Zeichnungen erläutert» In letzteren sind:

Fig. 1 ein Seitenriß im Querschnitt, wobei ein abgedichteter Thermostat gemäß der Erfindung dargestellt ist und

Fig. 2 eine Ansicht eines Schnitts entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei die Anordnung eines Schalters gezeigt ist.

Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist einen Schalterhauptteil 1o auf, der vorzugsweise aus einem phenolischen Material geformt ist und eine Stirnwand 11 sowie einen zylindrischen Rand 12 aufweist, der sich von der Stirnwand in Achsrichtung erstreckt. Auf dem Schalterhauptteil 1o ist ein einpoliger

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Wechselschalter gelagert, der einen ersten und einen zweiten ortsfesten Kontakt 13 bzw. 14 aufweist. Ein beweglicher Kontaktträgerann 16 ist an einem Ende von einem Anschlußniet 17 getragen und weist einen beweglichen Kontakt 18, der mit dem ersten ortsfesten Kontakt 13 in und außer Eingriff gebracht werden kann, und einen zweiten beweglichen Kontakt 19 auf, der mit dem zweiten ortsfesten Kontakt 14 in und außer Eingriff gebracht werden kann. In der dargestellten Stellung befindet sich der bewegliche Kontakt 19 mit dem ortsfesten Kontakt 14 in Eingriff. Wenn der Schalter betätigt wird, trennen sich die Kontakte. Zur gleichen Zeit bewegt sich der bewegliche Kontakt 18 in Eingriff mit dem ortsfesten Kontakt I3.

Der ortsfeste Kontakt 14 ist an dem Schalterhauptteil 1o mittels eines Niets 12 und der ortsfeste Kontakt I3 mittels eines Niets 22 angebracht, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Mit den verschiedenen Nieten sind Leiter verbunden, wie z.B. der Leiter 23, der mit dem Anschlußniet 17 verbunden ist. Die die Anschlußniete 21 und 22 verbindenden Leiter sind nicht dargestellt, da sie im Schnitt der Fig. 1 nicht erscheinen.

Der Schalterhauptteil 1o ist innerhalb einer die Platte festhaltenden Kappe oder Schale 26 gehalten, die aus Stahl oder einem Material ähnlicher Festigkeit hergestellt ist. Die Kappe weist eine zylindrische Seitenwandung 27 auf, die sich von dem offenen Ende bis zu einer Schulter 28 erstreckt, die sich von der Seitenwandung 27 radial nach einwärts zu einem zylindrischen Wandungs-

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teil 29 erstreckt. Ein zentrischer Stirnwandungsteil 29 bildet zusammen mit der Schulter 28 und dem zylindrischen Wandungsteil 29 eine nichtperforierte Stirnwandung der Kappe 26 mit einer zentrischen Vertiefung 3o.

In dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel weist der Schalterhauptteil 1o eine periphere Rippe 32 auf, die im Preßsitz in die Kappe eingepaßt wird. Der Bereich in der Kappe über dem Schalterhauptteil ist mit einem Füllmaterial 33» z.B. mit einem Epoxyharz, ausgefüllt, so daß der Schalterhauptteil in geeigneter Stellung festgehalten ist und eine Dichtung zwischen der Kappe und dem Schalterhauptteil gebildet wird. Das Füllmaterial umgibt auch die Leiterenden von einander isolierend und schützt gleichzeitig die Leiter. Ein Montagedeckel 34- ist am offenen Ende der Kappe befestigt und ebenfalls durch vergossenes Füllmaterial festgehalten. In der Kappe ist unterhalb des Schalterhauptgestells eine Abschirmung 36 der Platte vorgesehen, die vorzugsweise aus einem Phenolmaterial hergestellt ist. Unter der Abschirmung 36 befindet sich in der Kappe ein Auflageelement 37 für die Platte, das aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul hergestellt ist, der wesentlich kleiner als der Elastizitätsmodul von Stahl ist. Das Auflageelement 37 ist in der dargestellten Ausführungsform aus Aluminium hergestellt und weist einen peripheren Flansch 38 auf, der so proportioniert ist, daß er eng an die zylindrische Wandung 27 der Kappe anpaßbar ist und auf der Schulter letzterer aufliegt. Einwärts vom Flansch 38 ist das Auflageelement 37 zu einem stufenmäßigen Sitz 39 ausgebildet, der einen zylindrischen

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Abschnitt 41 und einen radialen Abschnitt 42 auf weist. Einwärts vom radialen Abschnitt 42 sind eine zweite Stufe 43 und eine Stirnwandung 44 vorgesehen. Die Stufe 32 versetzt die Stirnwandung 44 so, daß eine bimetallische Federungsplatte 46 entlang des zentrischen Abschnitts ein Spiel aufweist.

Die bimetallische Federungsplatte 46 weist eine muldenförmige Scheibenform derart auf, daß die Platte von einer stabilen Stellung in eine andere stabile Stellung bei Erreichen der vorbestimmten Eichtemperaturen schnappt. Die Eichtemperatür der Platte wird durch ihr Material sowie durch ihre bei der Herstellung erzeugte Form bestimmt.

Ein Stoßdämpfer 47 erstreckt sich zwischen dem zentrischen Teil der Federungsplatte 46 und dem beweglichen Kontaktträgerarm 16 und ist in der Abschirmung 36 geführt. Wenn die Platte sich in einer der in Fig. 1 dargestellten stabilen Stellung befindet, ermöglicht der Stoßdämpfer dem beweglichen Kontaktträgerarm 16, sich in die dargestellte Stellung zu bewegen, in der sich der bewegliche Kontakt 19 mit dem ortsfesten Kontakt 14 in Eingriff befindet. Venn die Platte 46 in ihre entgegengesetzte stabile Stellung schnappt, wird der Stoßdämpfer 47 gegen den Kontaktträgerarm 16 bewegt und bewirkt ein Biegen des letzteren in seinen entgegengesetzten Schaltzustand, in dem sich der bewegliche Kontakt 18 mit dem ortsfesten Kontakt 13 in Eingriff befindet. Die Elemente sind vorzugsweise so proportioniert, daß der Stoßdämpfer 47 eine Länge aufweist, die geringfügig kürzer als der Abstand zwischen dem zen-

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trischen Teil der Platte 46 und dem beweglichen Kontakt trägerarm 16 ist, wenn die Platte sich in der dargestellten stabilen Stellung befindet. Hierdurch wird für einen toten Gang gesorgt, um zu gewährleisten, daß der Schalter nicht in Betrieb gesetzt wird, bevor sich die Platte in ihrer Schnappbewegung befindet.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine Ringmutter 48 zwischen der Abschirmung 36 und der benachbarten Seite der Federungsplatte 46 angeordnet. Diese Ringmutter soll für eine dämpfende Wirkung sorgen, um ein Zurückprallen der Platte bei ihrer Betätigung zu verringern und um zu gewährleisten, daß der Umfang der Platte 46 in seinem Sitz 39 verbleibt. Die Ringmutter 48 ist aus einem elastomeren oder gummiartigen Schaummaterial gebildet, das mit dem Sitz zusammenarbeitet, um die Abweichung der Eichtemperatur während der periodischen Bewegung der Platte zu verringern. Die Temperaturabweichung wird jedoch hauptsächlich durch den Aufbau des Sitzes 39 verringert, der einen wesentlich geringeren Elastizitätsmodul als die aus Stahl bestehende Kappe aufweist. Der Sitz oder die Auflagefläche begrenzt und dämpft den Aufschlag und sorgt für eine Fläche, die einer übermäßigen Aufprallwirkung nicht ausgesetzt ist. Es hat sich herausgestellt, daß ein Auflageelement aus Aluminium in einigen Fällen die Eichabweichung um wesentlich mehr als 5o % im Vergleich zu einem vergleichbaren Aufbau reduziert, bei dem ein Auf lage element aus Stahl Anwendung findet.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Absätzung der zen-

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trischen Wandung des Auflageelementes geringfügig kürzer als die in der Kappe gebildete Vertiefung, um zu gewährleisten, daß der Plansch 38 an der Schulter 28 undan der Kappe beim Zusammenbau anliegt. Ein derartiger Aufbau gewährleistet eine geeignete Eichung des Thermostaten und sorgt für einen Stoßdämpfer mit der erforderlichen Länge. Der Schalterhauptteil 1o wird an die Kappe gedrückt, bis die verschiedenen Elemente bodenmäßig in Stellung sind, wobei der geeignete Abstand zwischen der Platte 4-6 und dem Schaltermechanismus gebildet wird.

Der Flansch J>Q wird so ausgelegt, daß er eng an die Seitenwandungen 27 der Kappe anpaßbar ist, um für eine geeignete radiale Anordnung des Auflagelementes innerhalb der Kappe zu sorgen. Hierbeiwird wiederum für ein geringes Spiel zwischen der zylindrischen Wandung 41 des Auflageelementes und der zylindrischen Wandung 29 der Kappe 26 gesorgt, um dafür zu sorgen, daß das Auflageelement sich nicht festkantet, bevor es in seine geeignete Stellung in der Kappe gelangt.

Der dargestellte Aufbau veranschaulicht, wie auf einfache Weise das Auflageelement in die Kappe bei Herstellung einsetzbar ist und wie eine geeignete Anordnung des Auflagelementes der Platte in der Kappe sichergestellt wird. Es ist lediglich notwendig, dafür zu sorgen, daß das Auflageelement nicht derart in die Kappe eingesetzt wird, daß sein Oberstes zuunterst liegt, was leicht feststellbar ist. Beim Zusammenbau ist es lediglich erforderlich, das Auflageelement richtig einzusetzen und in die Kappe fallen

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zu lassen, wobei die Auflagefläche der Platte selbsttätig in die geeignete Stellung in der Kappe gelangt.

Auch wenn bei dem dargestellten Ausfuhningsbeispiel ein elastomerer Ring 4-8 aus einem Schaummaterial zwischen der Abschirmung 56 und der Platte vorgesehen ist, ist ein solcher Ring nicht unbedingt erforderlich. Eine wesentliche Reduzierung der Abweichung der Eichtemperatur wird im Vergleich zu Auflageflächen für die Platte aus Stahl durch eine Auflagefläche aus Aluminium erreicht, was auf die verhältnismäßig gute thermische Leitfähigkeit von Aluminium zurückzuführen ist, die die Temperaturempfindlichkeit des Thermostaten nicht wesentlich verringert.

Die Auflagefläche für die Platte kann auch geeigneterweise aus anderen Materialien hergestellt werden, wenn sie im Vergleich zu Stahl einen verhältnismäßig geringen Elastizitätsmodul sowie ausreichende Stabilität und Festigkeit aufweisen, um den verhältnismäßig starken Stoßen ohne Schaden zu widerstehen, die bei der Schnappbewegung der Platte auftreten.

Claims

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Patentansprüche

1| Thermostat mit einer bimetallischen Federungsplatte, mit einem an einem Gestell gelagerten Schalter und mit einer am Gestell unter Bildung einer Kammer für die Platte gelagerten Kappe, wobei die bimetallische Federungsplatte im Gestell derart eingepaßt ist, daß der Schalter durch die Federwirkung bei Erreichen vorbestimmter Betriebstemperaturen betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet« daß innerhalb der Kappe (26) zur Abstützung der Platte (4-6) ein Auflagelement (37) vorgesehen ist, und daß das Auflageelement (37) aus einem Material gebildet ist, dessen Elastizitätsmodul wesentlich kleiner als der des Materials der Kappe (26) ist.
2. Thermostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß das Auflageelement (37) der Platte aus Aluminium und die Kappe (26) aus Stahl gebildet sind.
3. Thermostat nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Federeinrichtung (46), die die Platte (46) elastisch in Eingriff mit dem Auflagelement (37) beaufschlagt.
4-, Thermostat nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (46) eine Ringmutter aus elastomerem Schaummaterial ist. die zwischen dem Gestell (36) und der von dem Auflageelement (37) der Platte (4-6) abgekehrten Seite «letzterer angeordnet ist.

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5. Thermostat nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (26) eine Stirnwandung mit einer zentrischen Vertiefung (30) aufweist, und daß das Auflageelement (37) in dieser Vertiefung (3o) mit einem Spiel angeordnet ist.
6. Thermostat nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Auflageelement (37) der Platte (46) einen peripheren Plansch (38) aufweist, der gegen eine periphere Schulter (28) in der Kappe (26) und gegen das Gestell (36) eingepaßt ist.
7. Thermostat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (26) und das Auflageelement (37) derart geformt sind, daß die Seitenwandungen (27) der Kappe (26) für eine radiale Anordnung des Auflageelementes (37) in der Kappe (26) sorgen.
8. Thermostat nach Anspruch 6, dadurch Rekennzeichnet, daß die periphere Schulter (28) sich von der Seitenwandung (27) einwärts zu einer zylindrischen Wandung (29) erstreckt, die sich wiederum axial zu einem sich radial erstreckenden, zentrischen Wandungsteil erstreckt, daß die zentrische Wandung (29) und der zentrische Wandungsteil die zentrische Vertiefung (3o) der Stirnwandung bilden, daß das Auflageelement (37) von der Stirnwandung ab gebildet und an ihr angeordnet ist, daß das

S Auflageelement (37) einen abgestuften Sitz (39) in der zentrischen Vertiefung (3o) aufweist, daß die bimetallischen Fede-

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rungsplatte (4-6) von dem abgestuften Sitz (39) radial- und achsmäßig ausgerichtet aufgenommen ist, und daß ein Betätigungselement (4-7) zwischen der Platte und dem Schalter (16) zur Betätigung des letzteren in Abhängigkeit von der Schnappbewegung der Platte (46) vorgesehen ist.

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