DE2724255A1 - Thermoelektrischer schalter - Google Patents
Thermoelektrischer schalterInfo
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Description
Rit.
BBC AKTIENGESELLSCHAFT, Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Thermoelektrischer Schalter
Die Erfindung betrifft thermoelektrische Schalter, wie sie ihrer Funktion nach zur Sicherung von elektrischen Stromkreisen
gegen langsam oder stossartig zunehmende Stromüberlastungen v/ohlbekannt sind.
Konventionelle Schalter dieser Art enthalten mindestens ein stromdurchflossenes und die Schalt- bzw. Abschaltfunktion auslösendes
Element, z. B. einen Bimetallstreifen, das bzw. der sich als Folge der bei Stromdurchfluss entstehenden Joulschen
Wärme ändert und bei Ueberschreitung eines vorbestimmten Maximalwertes die Schaltfunktion auslöst. Zur Sicherung gegen stossartig
zunehmende Stromüberlastung, z. B. für Kurzschlussicherungen, sind Bimetallstreifen jedoch meist nicht geeignet, so dass
für eine solche Schaltfunktion andere stromdurchflossene Elemente,
wie Magnetschalter oder Schmelzsicherungen, nötig sind.
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Seit Bekanntwerden der sogenannten Formgedächtnislegierungen im Jahre 1961 (US-PS 3'012'882) wurde wiederholt vorgeschlagen,
die Fähigkeit dieser neuen VJerkstoffe zu durch Temperature inwirkung auslösbaren, auf bestimmten Strukturänderungen
beruhenden Form- bzw. EigenschaftsVeränderungen auch für temperaturempfindliche
elektrische Schalter auszunützen (US-PS 3'285M70, 3·516·082 und 3'652'96O, DT-OS 2·026'629 und
2' 139'852 sov/ie Proceedings of the IEEE, September 1970, Seiten
1365/66).
Die in den eben genannten Publikationen vorgeschlagenen, ganz unterschiedlichen Anwendungen von Formgedächtnislegierungen
beruhen auf der nicht direkt, d. h. nur durch Temperatureinwirkung, reversiblen und sprunghaft ablaufenden Formänderung,
die im folgenden als Einweg-Effekt bezeichnet wird, weil sich die durch Erhöhung der Temperatur erzielte Form ("Gedächtnis-Form")
bei einer nachfolgenden Temperatursenkung nicht wieder zurückbildet, sondern erst durch mechanische Einwirkung wieder
gebildet werden muss.
Für thermoelektrische Schalter, deren wärmesensitives Element aus Formgedächtnislegierung besteht, wären daher Rückstelleinrichtungen
erforderlich, wie dies z. B. in der DT-OS 2'139'852
für ein Schaltelement mit temperaturabhängiger Schaltstellung durch Kombination eines Schalterelementes aus NiTi-Formgedächtnislegierung
in Form einer Feder, die bei der Umv/andlungstemperatur
ihre Federkraft ändert, mit einem zweiten Schalterelement, das eine relativ temperaturunabhängige Federkraft besitzt, vorgeschlagen
ist. Die Umwandlungstemperatur der Formgedächtnislegierung bestimmt dabei die Temperatur, auf die der Schalter
anspricht, so dass für unterschiedliche Schalttemperaturen, die gemäss Stand der Technik zwischen -50 bis +135 C liegen sollen,
jeweils unterschiedliche Legierungszusammensetzungen nötig sind.
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Diese Abhängigkeit der Ansprechtemperatur von der Zusammensetzung einer als Schalterelement verwendeten Formgedächtnislegierung
besteht gemäss Stand der Technik auch in den Fällen, die auf dem später aufgefundenen Zweiweg-Effekt beruhen. Diese
weiter unten genauer erläuterte Funktion von Formgedächtnislegierungen beruht auf verschiedenen mechanischen bzw. thermischen
Behandlungsmethoden und bedeutet im Ergebnis, dass eine direkte, rein thermisch erzielbare Rückstellung der für Formgedächtnislegierungen
charakteristischen, durch Temperaturänderung bedingten Formänderungsfähigkeit in gewissen Grenzen
möglich ist (US-PS 3'567'523, DT-OS 2'516'749).
Die in den eben genannten Patentschriften ebenfalls vorgeschlagene
Verwendung von Formgedächtnislegierungen mit Zweiweg-Effekt anstelle von Bimetallstreifen vermeidet somit zwar die
Notwendigkeit einer Einrichtung zur mechanischen Rückstellung des Gedächtnisformzustandes, hat aber ebenfalls den Nachteil,
dass die jeweilige Ansprechtemperatur praktisch durch die Legierungszusammensetzung,
d. h. deren "kritische Temperatur", festgelegt ist.
Es versteht sich, dass dieser gemäss Stand der Technik als zwangsläufig geltende Zusammenhang zwischen der Ansprechtemperatur
von thermoelektrischen Schaltelementen aus Formgedächtnislogierung
und der Zusammensetzung der Formgedächtnislegierung einer praktisch brauchbaren technischen Anwendung im Wege
steht, und zwar nicht nur deshalb, weil dann praktisch für jede gewünschte Schalttemperatur eine andere Legierungszusammensetzung
bzv/. eine andere Ervärmungscharakteristik des den Schaltvorgang auslösenden Elementes erforderlich ist, sondern
weil die bei vielen bekannten Formgedächtnislegierungen zum Erzielen einer bestimmten Ansprechtemperatur innerhalb enger
Toleranzen kritische Legierungszusammensetzung nicht immer in einfacher Weise reproduzierbar ist.
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-x-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen thermoelektrischen
Schalter zu entwickeln, dessen Schalttemperatur
von den spezifischen kritischen Ansprechtemperaturen der verwendeten Formgedächtnislegierung bzw. in relativ weiten Bereichen von der Legierungszusammensetzung unabhängig ist.
von den spezifischen kritischen Ansprechtemperaturen der verwendeten Formgedächtnislegierung bzw. in relativ weiten Bereichen von der Legierungszusammensetzung unabhängig ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die temperaturbedingte
reversible Zustandsänderung von Gebilden aus Fonftgedächtnislegierungen
mit Zweiweg-Effekt durch von aussen auf
das Gebilde einwirkende Kräfte beeinflusst werden kann und
das Gebilde einwirkende Kräfte beeinflusst werden kann und
dass sich dies in überraschend einfacher VJeise zur Festlegung
oder Veränderung der Ansprech- bzw. Schalttemperaturen thermoelektrischer
Schalter ausnützen lässt, die als den Schaltvorgang auslösendes Element ein solches aus Formgedächtnislegierung
mit Zweiweg-Effekt besitzen. Ferner wurde gefunden, dass Schaltelemente aus Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt
die Doppelfunktion der Sicherung gegen langsam zunehmende und
gegen schlagartig ansteigende Ströme übernehmen können und daher nicht nur anstelle von Bimetallstreifen verwendet, sondern
gleichzeitig auch die Funktion von elektromagnetischen Schaltern, oder Schmelzsicherungen und ähnlichen Kurzschlussicherungen
übernehmen können.
Der erfindungsgemässe thermoelektrische Schalter besitzt mindestens
ein vom zu schaltenden Strom durchflossenes, den Schaltvorgang auslösendes Element aus einer Formgedächtnislegierung
mit Zweiweg-Effekt und ist gekennzeichnet durch eine mit dem
Element zusammenwirkende Spanneinrichtung, deren auf das Element, z. B. als Zugspannung, Druckspannung oder Torsionsspannung, einwirkende Kraft zur Bestimmung der Temperatur des Schaltvorganges gewählt und gewünschtenfalls veränderlich ist.
Element zusammenwirkende Spanneinrichtung, deren auf das Element, z. B. als Zugspannung, Druckspannung oder Torsionsspannung, einwirkende Kraft zur Bestimmung der Temperatur des Schaltvorganges gewählt und gewünschtenfalls veränderlich ist.
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Der liier als Unterscheidungskriterium genannte Zweiweg-Effekt
ist allgemein dann gegeben, wenn ein Gebilde aus einer Formgedächtnislegierung im mindestens teilweise martensitischen Zustand
bei Temperaturänderungen einen praktisch reversiblen Formgedächtniseffekt zeigt, wie weiter unten eingehender erläutert.
Es ist aber zu bemerken, dass die Begriffe "martensitisch" bzw.
"austenitisch" bestimmten metallurgischen Modellvorstellungen entsprechen, die in ihrer Verallgemeinerung noch nicht vollständig
gesichert sind. Sowohl der Einweg-Effekt als auch der
Zweiweg-Effekt sind jedoch experimentell gesicherte Befunde von
klar unterscheidbaren Zuständen, die sich durch ihre physikalischen Kennwerte, z. B. den weiter unten erläuterte Formänderungsfaktor
und dessen Temperaturabhängigkeit, eindeutig definieren lassen.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Darstellung des Funktionsprinzips einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen
Schalters mit einem sich bei Temperaturerhöhung kontrahierenden Schalterelement aus Formgedächtnislegierung,
Fig. 2 die schematische Darstellung des Funktionsprinzips einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen
Schalters mit einem sich bei Temperaturerhöhung expandierenden Schalterelement aus Formgedächtnislegie-
rung,
Fig. 3 die schematische Darstellung des Funktionsprinzips einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemässen
Schalters mit einem sich bei Temperaturerhöhung verdrehenden Schalterelement aus Formgedächtnislegierung,
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Fig. 4 eine schematisch dargestellte Funktionsweise von Formgedächtnislegierung mit Einweg-Effekt,
Fig. 5 eine schematisch dargestellte Funktionsweise von Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt,
Fig. 6 die Spannungs/Temperatur-Kurve eines Schaltelementes aus Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt,
Fig. 7a, 7b, 7c die halbschematische Darstellung einer
weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters mit mechanischer Schalterverstärkung,
und zwar in verschiedenen Stellungen,
Fig. 8 das Beispiel eines Schaltschemas einer Mehrzahl von parallel geschalteten elektrischen Geräten, die
durch einen erfindungsgemässen Schalter gegen Kurzschlussströme geschützt werden sollen, und
Fig. 9a, 9b, 9c die halbschematische Darstellung einer für Schaltungen gemäss Fig. 8 geeigneten Ausführungsform
des erfindungsgemässen Schalters in verschiedenen Stellungen.
Der schematisch in Fig. 1 dargestellte Aufbau eines Schalters 10 gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst
ein längliches, z. B. als Draht, Stab, Band oder dergleichen ausgebildetes Schaltelement 11 aus einer Formgedächtnislegierung
mit einer Π -Temperatur nahe dem unteren Ende des gewünschten Bereiches der Ansprechtemperatur des Schalters. Beispiele
geeigneter bzw. bevorzugter Legierungszusammensetzungen werden weiter unten erläutert. Das Schaltelement 11 zeigt einen Zweiweg-Effekt
von beispielsweise 1-2 %, der wie ebenfalls weiter unten erläutert durch eine entsprechende Vorbehandlung erziel
bar ist und bewirkt, dass sich das Element in einem bestimmten
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Temperaturbereich bei Temperaturerhöhung kontrahiert bzw. bei Temperaturabfall wieder verlängert.
Das eine in der Zeichnung oben liegende Ende des Schaltelementes 11 ist mit einer Befestigung 111, das andere Ende mit einem
Schaltarm 12 verbunden. Dieser Schaltarm ist um die mit der Befestigung 121 verbundene Anlenkung 122 schwenkbar und
liegt in der nicht durchbrochen gezeichneten Stellung auf einem Kontakt 14, der auf einem Halter 141 befestigt ist. Der
Kontakt 14 bzw. dessen Halter 141 ist mit einer nicht dargestellten elektrischen Leitung verbunden und der mit dem Schalter
10 zu schaltende Strom geht durch den Kontakt 14 über den Arm 12 und durch das Schaltelement 11 zu der ebenfalls nicht
dargestellten Leitung, die über die Befestigung 111 mit dem Schaltelement 11 verbunden ist.
Mit dem Schaltarm 12 ist das eine Ende der Spanneinrichtung
16 verbunden, z. B. eine Feder, deren anderes Ende von der Befestigung 161 gehalten wird. Die von der Spanneinrichtung
auf den Schaltarm 12 bzw. über dessen Hebellänge entsprechend auf das Schaltelement 11 einwirkende Kraft bzw. Spannung ist
der durch Temperaturerhöhung im Schaltelement 11 durch Austenitbildung
auslösbaren Kontraktionsspannung entgegengesetzt, d. h. die Spanneinrichtung übt auf das Schaltelement 11 eine
Zugkraft aus.
Es versteht sich, dass anstelle (oder zusätzlich zu) einer in bezug auf die Verschwenkungsrichtung des Schaltarmes 12 bei
temperaturbedingter Formgedächtnis-Kontraktion des Schaltelementes 11 gegensinnig wirkenden Zugkraft der Spanneinrichtung
16 die entsprechende, gleichsinnig wirksame Druckkraft einer Druckspanneinrichtung verwendet v/erden kann, wie sie in Fig.
in durchbrochen gezeichneten Linien als Spanneinrichtung 18 dargestellt ist. Diese zusätzlich oder wahlweise verwendete
Einrichtung 18, z. B. eine Druckfeder oder dergleichen, ist
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einerseits mit dem Schaltarm 12 und andererseits mit der Befestigung
181 verbunden.
Wenn die Temperatur des stromdurchflossenen Schaltelementes 11
durch Joulsche Erv/ärmung über ihre Ansprechtemperatur ansteigt, kommt es zu der für Formgedächtnislegierungen nit Zweiweg-Effekt
charakteristischen Umwandlung des martensitischen Gefüges der Legierung, oder von martensitischen Teilbereichen dieses
Gefüges, in ein mehr oder weniger austenitisches Gefüge. Da das hier dargestellte Schaltelement 11 in seinem mindestens
teilweise austenitischen Gedächtnisformzustand eine geringere Länge hat, als im ganz oder teilweise martensitischen Dehnungszustand,
in welchem es den Zweiweg-Effekt zeigt, wird der Schaltarm 12 dann aus der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung
bewegt, wenn die durch Bildung der austenitischen Phase im Schaltelement 11 bzw. in Teilbereichen hiervon ausgelöste
Zugspannung grosser ist, als die von der Spanneinrichtung 16 oder/und 18 über den Schaltarm auf das Schaltelement 11 einwirkende
Zugkraft bzw. Zugspannung. Dabei ist selbstverständlich die durch den an sich nicht erforderlichen Abstand zwischen
den jeweiligen Angriffstellen der Spanneinrichtung 16 oder/und 18 am Schaltarm 12 einerseits und der Angriffstelle des Schaltelementes
11 am Schaltarm 12 andererseits bedingte Hebelwirkung zu berücksichtigen.
Die für die Festlegung bzw. Veränderung der Schalttemperatur erforderliche
Kraft der Spanneinrichtung 16 oder/und 18 wird weiter unten erläutert. Dabei ist aber bereits hier zu vermerken,
dass anstelle von Zug- oder Druckfedern für die Spanneinrichtung andere bekannte Einrichtungen verwendet werden können, die
eine vorbestimmbare Zug-, Druck- oder Torsionsspannung auf das Schaltelement mit oder ohne Hebelübertragung ausüben können,
einschliesslich solchen hydraulischer, pneumatischer oder magnetischer Art.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen in schematischer Darstellung v/eitere
Ausführungsformen erfindungsgemässer Schalter 20 bzw. 30, bei
welchen die den Schaltvorgang auslösenden Schaltelemente 21 bzw. 31 als Folge einer durch Temperaturerhöhung bedingten
Formgedächtnisumwandlung im Bereich des Zweiweg-Effektes der
für das Schaltelement verwendeten Formgedächtnislegierung eine Druckspannung (Fig. 2) bzw. eine Torsionsspannung (Fig. 3) auslösen
können. Die Darstellungsweise von Fig. 2 entspricht derjenigen von Fig. 1, während das Schaltelement 31 von Fig. 3
zur besseren Verständlichkeit als Torsionsstab perspektivisch gezeichnet int. In beiden Fällen v/ird das Schaltelement 21, 31
vom zu schaltenden Strom durchflossen, der den Schaltern 20, durch nicht dargestellte Leitungen über die Befestigungen 21Il,
3^1 der Kontakte 24, 34 und die Befestigungen 211, 311 der
Schaltelemente 21, 31 zugeführt wird.
Die vom Schaltelement 21 bzw. 31 erzeugte Druck- bzw. Torsionsspannung
kann analog wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert durch eine entgegenwirkende Zugkraft der Spanneinrichtung 26
bzw. 36 oder/und durch eine entgegenwirkende Druckkraft der Spanneinrichtung 26 bzw. 36 sowie durch eine entgegenwirkende
Torsionsspanneinrichtung bis zum Erreichen der gewünschten Schalttemperatur kompensiert werden.
Die Fig. 4 und 5 dienen der Erläuterung des Einweg- bzw. Zweiweg-Effektes
von Formgedächtnislegierungen anhand von Kurven, bei welchen der prozentuale Aenderungsfaktor F, z. B. die prozentuale
Längenänderung — (x 100) auf der Ordinate gegen die
Temperatur auf der Abszisse für bestimmte Formgedächtnislcgierungen
aufgetragen ist. Dieser Aenderungsfaktor kann für durch Dehnung oder Stauchung erzielte Formgedächtniseffekte auch als
Verformungsgrad bezeichnet und aus positiven oder negativen
Längenänderungen bestimmt v/erden. Für die durch Torsionsspannung erzielten Formgedächtniseffekte ist jedoch die in Längen-
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änderungen ausdrückbare Aussenformänderung v;eniger bedeutsam
und die Angabe eines Verformungsgrades unter Umständen irreführend.
Bei der Formgedächtnislegierung, deren Aenderungsfaktor/Temperaturkurve
in Fig. 4 dargestellt ist, handelt es sich um eine bekannte Formgedächtnislegierung aus Ni/Ti/Fe in gewichtsprozentualen
Anteilen von 53/45/2 in Form eines zylindrischen Stabes, der in Achsenrichtung bei tiefer Temperatur um 8 % seiner
Länge gestaucht ("gespannt") ist und sich bei Erwärmung über die kritische Temperatur wieder bis nahezu auf seine Länge
vor dem Stauchen (Gedächtnisform) dehnt. Bei einer nachfolgenden erneuten Abkühlung auf Temperaturen unter -70 C v/ird der
vorher durch Spannen erzielte Zustand nicht mehr erreicht, wenn der Stab nicht erneut bei tiefer Temperatur gespannt wird. Man
nimmt an, dass dieser für verschiedene Legierungssysteme und -zusammensetzungen beschriebene Effekt auf einer bestimmten
Art von Phasenumwandlung (Martensitumwandlung) beruht. Martensit wird als Niedrigtemperaturphase angesehen, die durch Abkühlen
einer Hochtemperaturphase (Austenit) mittels eines Scherungsprozesseserzeugt
wird. Für die Martensitbildung v/ird Keimbildungsenergie benötigt. Bei Formgedächtnislegierungen ist
diese Energie weitaus geringer als bei der Martensitbildung von Stählen, die keinen nutzbaren Formgedächtniseffekt zeigen. Das
Vorhandensein einer Keimbildungsenergie bedeutet, dass Marten-
sit sich beim Abkühlen erst bei einer Temperatur M^ unterhalb
der Temperatur T , bei welcher die zwei Phasen sich im thermodynamischen
Gleichgewicht befinden würden, bildet. Die Umwandlung hört bei einer Temperatur Mf <
M < Tq auf. Hei Temperaturen
knapp oberhalb M kann eine aufgebrachte Spannung einen Beitrag
zur Keimbildungsenergie für den Martensit liefern.
Beim Aufheizen verhalten sich die Pormgeiächtnislegierungen
umgekehrt: Austenit bildet sich erst bei einer Temperatur
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A3 'i'o, und die Austenitumwandlung ist bei einer Temperatur
Ar A T abgeschlossen.
Beim Aufheizen des Martensits können nur die ursprünglichen Orientierungen des Austenits erzeugt werden. Dies bedeutet,
dass bei einem spannungsinduzierten Martensit die durch Verformung
erzeugte Formänderung beim Aufheizen zurückgewonnen werden kann. Der Einweg-Effekt beruht somit auf der Herstellung
einer neuen Phase (Martensit) oder neuer Orientierungen des Martensits durch Verformen, und auf der Rückbildung der
ursprünglichen Phasen durch Aufheizen.
Wenn ein Gebilde aus Formgedächtnislegierung über eine kritische Dehnung weiterverformt wird, kommt es zu einer irreversiblen
plastischen Verformung, aber beim Aufheizen wird die Form des Gebildes dennoch teilweise zurückgewonnen. Dies ist wahr—
scheinlich dadurch bedingt, dass ein Teil der durch plastische Verformung erzeugten Gitterstörstellen auch nach dem Aufheizen
nicht völlig ausheilt und dass deren Eigenspannungsfeld beim Abkühlen die Rückbildung von Martensitorientierungen begünstigt,
die durch die ursprüngliche aufgebrachte Spannung erzeugt wurden. Bei nachfolgenden thermischen Zyklen wird in einem
engeren Bereich eine rein thermisch bedingte Reversibilität beobachtet, was hier als Zweiweg-Effekt bezeichnet ist. Die
bisher bekannten maximalen Dehnungen für den Zv/eiweg- und den Einweg-Effekt betragen etv/a 1,5 bzw. etwa 8 %.
Die der Kurve von Fig. 5 zugrundeliegende Formgedächtnislegierung ist eine von der Anmelderin entwickelte neue Legierung,
die weiter unten eingehender erläutert ist und ausser Ni und Ti noch Cu in Anteilen bis 30 Gew.% sowie weitere fakultative
Modifikatoren enthält.
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Es ist aber zu betonen, dass der für das auslösende Element erfindungsgemässer Schalter erforderliche Zweiweg-Effekt nicht
nur bei diesen, sondern auch bei anderen Formgedächtnislegierungen,
zum Teil mit einer anderen Deutung, aus der Literatur an sich bekannt ist (siehe z. B. US-PS 3'567'523, DT-AS
2'261'710 und DT-OS 2'516'749) und nach grundsätzlich bekannten
Methoden erzielt v/erden kann.
Die für die Messung der Kurve von Fig. 5 verwendete Probe ist ein zylindrischer Stab aus Formgedächtnislegierung(1*5 Gewjt Ni,
Ti, 10 Gew? Cu), der bei Raumtemperatur über die Grenze von 8 % hinaus
gestaucht ist, bis zu der ein Einweg-Effekt der in Fig. 4 dargestellten Art erzielbar ist, hier um ca. 10 % seiner Länge.
Beim Erv/ärmen über die kritische Temperatur dehnt sich der so
behandelte Stab sprungartig bis nahezu auf seine Länge vor dem Spannen (Gedächtnisform) aus und der durch die Ueberspannung
erzielbare Zweiweg-Effekt äussert sich dadurch, dass bei nachfolgenden
Abkühlungs- und VJiedererwärmungszyklen unter bzw. über die kritische Temperatur jeweils die dargestellte Hysteresiskurve
von Kontraktion und Expansion durchlaufen wird, d. h. ein Zweiweg-Effekt mit einem Aenderungsfaktor (hier wiederum
-—· (x 100)) von etwa 1,5 % gegeben ist.
Xj
Der thermisch reversible Formgedächtniseffekt tritt in diesem
speziellen Fall z. B. bei Temperaturen von ca. 60 C entspre-5
chend den Werten der A - bzw. H -Temperatur auf und es war aufgrund
der Lehren des Standes der Technik zu erwarten, dass sich diese Ansprechtemperatur nur durch Veränderung der Legierungszusammensetzung
beeinflussen Hesse. Ueberraschenderweise ist dies nicht der Fall. Vielmehr kann die Ansprechtemperatur
der thermisch reversiblen Formgedächtnisänderung mit Hilfe einer von aussen einwirkenden Kraft im Sinne einer Verlängerung
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-ν-
der Hysteresisschleife von Fig. 5 in Richtung zu höheren Temperaturen
verschoben v/erden, und zwar in erheblichem Masse, z. B. um ein Mehrfaches ihrer Länge. Die Grosse der für eine
solche Veränderung erforderlichen Kraft bzw. Spannung hängt von der jeweils verwendeten Legierungszusammensetzung, der
thermischen und mechanischen Vorbehandlung bzw. den Abmessungen des aus der Formgedächtnislegierung hergestellten Schaltelementes
ab, lasst sich aber jeweils ohne besondere Schwierigkeiten feststellen, z. B. wie anhand von Fig. 6 erläutert.
Fig. 6 zeigt die Veränderung der Spannung (aufgetragen auf der
Ordinate in Megapascal; 1 MPa = 0,1 kg/mm ) eines beidseitig festgehaltenen Schaltelementes aus Formgedächtnislegierung
(45,5 Gew.% Ti, 44,5 Gew.% Ki, 10 Gew.% Cu) mit Zweiweg-Effekt in Abhängigkeit von der Temperatur (Abszisse; in C). Das
Schaltelement int als rundgehämmerter Draht ausgebildet, dessen Gedächtnisform durch Zug zum Erzielen eines Zweiweg-Gedächtniseffokto3
von ca. 1 % (Kontraktion bei Erwärmung über den A^,-Wert
und thermisch reversible Dehnung bei Abkühlung gemäss Fig.
5) modifiziert worden war.
Anhand der Kurve von Fig. 6 kann diejenige Kraft bzw. Spannung
bestimmt werden, welche bei Verwendung dieses Drahtes als auslösendes Schaltelement 11 in einem Schalter der in Fig. 1 dargestellten
Art zum Erzielen einer gewünschten, über dem A^-^ert
liegenden Ansprech- bzw. Schalttemperatur mit Hilfe der (Zug-) Spanneinrichtung IC oder/und der (Druck-) Spanneinrichtung 18
geeignet int.
Wie oben angedeutet, können für die auslösenden Schaltelemente erfindungsgcmäüser thermoelektrischer Schalter ganz unterschiedliche
Formgedächtnislegierungen verwendet werden. Aus Kostengründen und wegen der wünschbaren Festigkeit v/erden zurzeit
Formgedächtnislegierungen auf Basis von Ni/Ti/X oder von Cu/Zn/X bevorzugt, in welchen X mindestens ein Modifikations-
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element bedeutet. Für Ni/Ti wird Cu als X, für Cu/Zn Al als X bevorzugt.
Die für die vorliegende Erfindung besonders bevorzugten neuen, mit Cu modifizierten Ni/Ti-Formgedächtnislegierungen lassen
sich dadurch charakterisieren, dass sie hauptsächlich aus Nikkei, vorzugsweise in Anteilen von 23-55 Gew.%, Titan, vorzugsweise
in Anteilen von 40-46,5 Gew.% sowie Kupfer in Anteilen von bis zu 30 Gew.% bestehen und gegebenenfalls einen zusätzlichen
modifizierenden Zusatz mindestens eines Elementes aus der Gruppe Al, Zr, Co, Cr und Fe enthalten, wobei der fakultative
Modifizierungszusatz in Anteilen von bis zu 5 Gew.% verwendet werden kann.
Bevorzugte Zusammensetzungsbereiche und spezielle Beispiele der bevorzugten Formgediichtnislegierung sind in den folgenden
Tabellen I und II zusammengestellt.
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/l8
Nr. | Legierungszusammensetzung in Gew.% | Ni | Ti | Cu | Λ1 | Zr | Co | Cr | Fe |
ι | 23-55 | 40-46,5 | 0,5-30 | 0-5 | 0-5 | 0-5 | 0-5 | 0-5 | |
2 | 4 23 | ^46,5 | 4 0,5 | Il | η | η | η | M | |
3 | 43,5-54,5 | 44,5-46,5 | 0,5-10,5 | - | - | - | - | - | |
4 | 53,5-54,5 | 44,5-45,5 | 0,5-1,5 | - | - | - | - | - | |
5 | 49,5-50,5 | Il _ Il | 4,5-5,5 | - | - | - | - | - | |
6 | 44,5-45,5 | Il _ If | 9,5-10,5 | - | - | - | - | - | |
7 | 48,5-49,5 | 45,5-46,5 | 4,5-5,5 | - | - | - | - | - | |
8 | 44,5-45,5 | Il _ M | 8,5-9,5 | - | - | - | - | - | |
9 | 43,5-44,5 | Il _ Il | 9,5-10,5 | - | - | - | - | - | |
10 | 45-55 | 40-46,5 | 0,5-10 | 0-5 | 0-5 | 0-5 | 0-5 | 0-5 | |
11 | •I _ Il | 43-46,5 | Il _ Il | 0,5-5 | - | - | - | - | |
12 | Il _ It | 44-46,5 | Il _ Il | - | - | 0,5-5 | - | - | |
13 | μ _ n | Il _ Il | Il _ H | - | - | - | 0,5-5 | - | |
14 | Il _, Il | Il β Il | Il _ Il | - | - | - | - | 0,5-5 | |
15 | n _ n | 40-46,5 | •Ι β Il | - | 0,5-5 | - | - | - | |
16 | 44,5 | 45,5 | 10 | - | - | - | - | - |
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Leg.
Nr. |
Ni | Ti |
Leg ie rungs ζ us aitunen-
setzung in Gew.% |
sonstige | 1 |
M
(°S> |
101 | 54 | 45 | - | 1 | +35 | |
102 | 50 | 45 | - | 1 | +52 | |
103 | 49 | 46 | - | 1 | +66 | |
104 | 45 | 45 | - | 1 | +50 | |
105 | 44 | 46 | - | 1 | +55 | |
106 | 45 | 46 | - | 1 | +55 | |
107 | 44 | 45 | Co: | 1 | +43 | |
108 | 43 | 46 | Co: | 1 | +15 | |
109 | 44 | 45 | Fe: | -21 | ||
110 | 43 | 46 | Fe: | + 9 | ||
111 | 45 | 44 | Al: | -13 | ||
112 | 44 | 45 | Al: | 0 | ||
113 | 43 | 46 | Al: | +12 | ||
114 | 44 | 45 | Cr: | -13 | ||
115 | 43 | 46 | Cr: | -25 | ||
Cu | ||||||
1 | ||||||
5 | ||||||
5 | ||||||
10 | ||||||
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9 | ||||||
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Da die für den Formgedächtniseffekt massgebliche Phasenumwandlung
bei den bevorzugten Legierungen sehr rasch verläuft, z. B. in weniger als 10 Millisekunden, ist die Ausschaltgeschwindigkeit
erfindungsgenässer Schalter durch die Kinetik dieser Umwandlung für praktische Zwecke nicht beschränkt.
Da beim Formgedächtniseffekt relativ grosse Kräfte erzeugt
werden, z. B. bis 70 kp/nm für Ni/Ti, ist eine mechanische Schaltverstärkung an sich nicht kritisch. Ein der Fig. 1 im
wesentlichen entsprechender Schalter mit dem im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Draht hat sich beispielsweise als
geeignet zur wiederholten thermisch ausgelösten Abschaltung von Viechseispannungen (220 bzw. 380 V) mit Nominalströmen von
10-100 A erwiesen und bietet dabei den zusätzlichen Vorteil, dass er nicht nur auf eine langsam ansteigende Stromüberlastung,
sondern auch auf Kurzschlussstrom anspricht.
Erfindungsgemässe Schalter können aber auch mit mechanischen
Schaltverstärkern an sich bekannter oder modifizierter Art kombiniert v/erden, beispielsweise für automatisch ausschaltende
aber nicht selbsttätig rückstellende Ueberstromsicherungsschalter oder für automatisch rückstellende Schalter zur
Sicherung von Stromkreisen gegen kurzzeitig auftretende Kurzschlussströme, wie im folgenden anhand von Beispielen erläutert.
In den Fig. 7a, 7b und 7c ist halbschematisch ein erfindungsgemässer
Schalter 70 zur automatischen Ueberstromabschaltung in Einschaltstellung (Fig. 7a) bzw. Ausschaltstellung (Fig.
7b) und Rückschaltstellung (Fig. 7c) dargestellt. Das auslösende Element 71 ist ein Draht aus Formgedächtnislegierung mit
durch Verformung und VJärmebehandlung erzeugtem Zweiweg-Effekt
von etwa 1 % in dem Sinne, dass der Draht bei Erwärmung im Bereich
des Zweiweg-Ef fektes eine reversible Kontraktion von 1 % seiner Länge zeigt.
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Das Schaltelement 71 ist bei 712 am Schaltarm 72 befestigt, der um die ortsfeste Anlenkung 720 schwenkbar ist. Die mit
dem Schaltelement 71 zur Festlegung des Schalttemperaturpunktes zusammenwirkende Spanneinrichtung ist eine Zugfeder 76,
deren eines Ende von der Befestigung 761 gehalten ist und deren anderes Ende in der Verbindung 762 auf den Arm 72 einwirkt.
Im dargestellten Einschaltzustand geht der Schalterstrom über die Leitung 742, das Schaltelement 71, das Endstück 711, die
Verbindungsleitung 743, den Anschluss 744, das Kontaktende
739 des Kontaktschaltarmes 73 zum ortsfesten Kontakt 74 bzw. zum Stromanschluss 741 des Kontaktes.
Das Prinzip der hier dargestellten mechanischen Schaltverstärkung beruht auf der Wirkung der Druckfeder 737, deren eines
Ende an der Befestigung 738 abgestützt ist und deren anderes Ende über die Befestigung 736 gegen den Arm 73 drückt,
der eine ortsfeste Anlenkung 730 besitzt. Die Druckkraft der Feder 737 kann die Verbindung zv/ischen den Kontakt 74 und dem
Kontaktende 739 solange nicht unterbrechen, als der über die schv/enkbare Anlenkung 732 auf den Arm 73 einwirkende Verbindungsarm
777 vom Winkelarm 79 in der dargestellten Position gehalten wird.
Als Folge eines langsam oder sprunghaft ansteigenden Stromflusses
wird das Schaltelement 71 erwärmt. Die Ansprech- bzw. Schalttemperatur ist von der entsprechenden Kurve der Temperaturabhängigkeit
der mechanischen Spannung (Fig. 6) bzw. von der auf das Schaltelement 61 einwirkenden mechanischen Spannung
der hier als Spanneinrichtung verwendeten Zugfeder 76 abhängig.
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Bei der Ansprechtemperatur kontrahiert sich das Schaltelement 71 relativ sprunghaft, so dass der Arm 72 entgegen dem
Uhrzeigersinn um die ortsfeste Anlenkung verschwenkt wird, wodurch sich der Fanghaken 721 in der Ausnehmung des Klinkteiles
79 3 des Winkelarmes 79 nach oben bewegt und den Klinkteil 793 freigibt.
Die von der Druckfeder 737 über den Verbindungsarm 777 einwirkende
Kraft drückt über einen in den Fig. 7a, 7b und 7c nicht erkennbaren Führungsstift an der Rückseite des Verbindungsarmes
777 im Bereich der Anlenkung 775 auf den Führungsteil 791. Sobald der Klinkteil 79 3 nicht mehr vom Fanghaken
721 gehalten wird, gleitet der Führungsstift in der Durchbrechung
792 des Armes 79 nach links, wodurch der Arm 79 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt und die stromleitende
Verbindung zv/ischen Kontakt 74 und Amende 739 unterbrochen wird. Dies führt zu der in Fig. 7b gezeigten Zwischenstellung
des Schalters 70.
Die Zugfeder 778, deren eines Ende in der Befestigung 779
liegt, verschv/enkt den Schalthebel 77 um dessen ortsfeste Anlenkung
770 und zieht über die verschwenkbare Anlenkung 772 den Verbindungsarm und damit den an dessen Ende befindlichen
Führungsstift an das linke Ende der Ausnehmung 792. Dadurch wird der VJinkelarm 79 im Uhrzeigersinn verschwenkt und der
Fanghaken 721 greift wieder in den Klinkteil des Armes 79 ein.
Nun ist die in Fig. 7c gezeigte Ruhestellung erreicht. Auf das Schaltelement 71 wirkt bei dessen Abkühlung keine mechanische
Spannung ein, v/eil das Element 71 gleitend in dor Führung 751 des Armes 75 beweglich ist, was zur sicheren Vermeidung
der Bildung unerwünschter Gedächtniseffekte im Element zweckmässig ist.
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Um den Schalter 70 wieder in Einschaltstellung zu bringen wird der Schalthebel 77, z. B. durch manuelle Betätigung,
nach oben verschv/enkt, bis die in Fig. 7a gezeigte Stellung erreicht ist.
Der in den Fig. 7a, 7b und 7c gezeigte Schalter kann die Funktionen eines bekannten Schalters übernehmen, der sowohl
einen Bimetallstreifen zur Abschaltung eines langsam ansteigenden Ueberstromes als auch eine Magnetspule zur Abschaltung
von Kurzschlussströmen besitzt. Das Schaltelement 71 aus Formgedächtnislegierung
mit Zweiweg-Effekt hat also den Vorteil der Doppelfunktion und zusätzlich den, dass die Kontakttrennung
erst nach Ueberschreiten einer angelegten mechanischen Spannung erfolgt und dadurch die bei bekannten Schaltern beobachtete
Instabilität bei langsam zunehmenden Strömen verhindert wird. Dabei steht für Ueberstrom und für Kurzschlussstrom
die gleiche mechanische Beschleunigungsspannung zur Verfügung.
Der in Fig. 8 dargestellte Schaltkreis 80 ist ein Beispiel für Leitungen, die zweckmässigerweise durch einen thermoelektrischen
Hauptschalter mit automatischer Rückstellung geschützt werden. Im Kreis 80 sind mehrere elektrische Geräte
801 bis 805, z. B. Motoren, nebeneinander geschaltet. Wenn in einem der Stromzweige 811 bis 815, z. B. in Zweig 815, ein
Kurzschluss erfolgt, schaltet die zugehörige Stromzweigsicherung 825 den Strom dieses Zweiges aus und das Gerät 805 wird
stromlos. Der Kurzschlussstrom fliesst aber auch durch die Hauptleitungsäste 85, 86 und ein entsprechender Teil davon
durch die Geräte 801 bis 8O4. Um diese zu schützen, wird eine
Hauptsicherung 87 benötigt. Wenn diese sich bei Kurzschluss-Strombelastung öffnet und eine automatische Rückstellfunktion
hat, kann sie nach Abschaltung des kurzgeschlossenen Zweiges, hier durch den Schalter 825, rasch wieder schliessen, so dass
die Geräte 801 bis 8θΊ weiterlaufen können.
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Ein erfindungsgemässer Schalter 90, der sich als Sicherung
87 für Stromkreise dieser Art eignet, ist in halbschematischer Darstellung in den Fig. 9a, 9b und 9c gezeigt. Das
als Draht gemäss obigen Angaben aus Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt von etwa 1 % aungebildete auslösende
Schaltelement 91 wirkt über den Schaltarm 92, der um die ortsfeste Anlenkung schwenkbar ist, nit der als Zugfeder 9G ausgebildeten
Spanneinrichtung zur Bestimmung des thermischen Schaltpunktes in der oben erläuterten Weise zusammen.
Das eine Ende der Zugfeder 96 ist in einer Befestigung 961, das andere Ende in der Verbindung 962 am Arm 92 angebracht.
Der Stromfluss geht über die Zuleitung 942 und die Befestigung 912 durch das Schaltelement 91, dessen in der Ausnehmung
951 des Gelenkarmes 95 gleitend geführtes Ende mit einem Anschlagendstück 911 versehen und über die am Arm 93 bei 944
befestigte Verbindungsleitung 943 mit dem Kontaktende 939 des Armes 93 verbunden ist. In Arbeitsstellung wird das Kontaktende
939 von der Druckfeder 937 gegen den über die Leitung 941 angeschlossenen feststehenden Kontakt 94 gepresst.
Bei Kurzschlussstrom kontrahiert sich das Schaltelement 91 gegen den Zug der Feder 96, so dass der Auslösearm 92 im Uhrzeigersinn
verschwenkt wird. Der am Ende der Abkröpfung 925 des Armes 92 um die Anlenkung 923 teilweise drehbare Teilarm
922 ist mit einem Fanghaken 921 versehen, der in den durchbrochenen
Klinkteil 993 des VJinkelarmes 99 eingreift und diesen
gegen Verschwenken entgegen dem Uhrzeigersinn hält.
Die Verschwenkbarkeit des Teilarmes 922 ist durch den Anschlag 924 an der Abkröpfung 925 begrenzt und die Feder 926 zieht
den Teilarm 922 gegen den Anschlag 924.
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BDC Baden
Die Druckfeder 937 v/irkt einerseits über die Federbefestigung 936 auf den Schaltarm 93 und drückt das Kontaktende
des Armes 93 gegen den Kontakt 94. Das andere Ende der Feder 937 wirkt über die Befestigung 938 auf den um die ortsfeste
Anlenkung 970 verschwenkbaren Schalthebel 97, der am ortsfesten Anschlag 971 abgestützt ist, und auf den über die verschwenkbare
Anlenkung 972 mit dem Schalthebel 97 zusammenwirkenden Verbindungsarm 974. Unter der verschwenkbaren Anlenkung
975 des Verbindungsarmes 974 ist ein in der Zeichnung nicht erkennbarer Führungsstift vorgesehen, mit welchem der
Verbindungsarm 974 und der Verbindungsarm 977 mit dem Winkelarm 99 in Verbindung stehen. Der Führungsstift kann sich in
der Ausnehmung 992 des Führungsteiles 991 verschieben, v/enn der Winkelarm 99 nicht durch den Schaltarm 92 fixiert ist.
Wenn der Fanghaken 921 als Folge einer durch Kurzschlussstrom bedingten Kontraktion des Schaltelementes 91 den Klinkteil
freigibt, wird der Winkelarm 99 um die ortsfeste Anlenkung entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt und die in Fig. 9b dargestellte
Ausschaltstellung des Schalters 90 erreicht.
Wach Abkühlen des Schaltelementen 91 verlängert sich dieses
wieder und die Feder 937 stellt den Schalter 90 selbsttätig wieder in die Arbeitsstellung von Fig. 9a, wobei der von der
Feder 926 gehaltene Fanghaken 921 in den Klinkteil 993 des Armes 99 einrastet.
Der Schalthebel 97 hat lediglich die Funktion eines Notauslösers,
d. h. er kann von Hand in die in Fig. 9c dargestellte Ausschaltstellung gebracht werden, ohne dass das in der Durchbrechung
951 des Gelenkarmes 95 gleitend bis zum Anschlag am Endstück 911 geführte Schaltelement 91 in Funktion tritt. Der
Schalter 90 erfüllt die Teilaufgabe der Stromunterbrechung, wie sie bisher meist von Schmelzsicherungen übernommen wird
und hat den grossen Vorteil, ein damit gesichertes Netz sofort wieder funktionsfähig zu machen.
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DBC Baden '» V 77
Die in den speziellen Ausf iihrungsbeispielen des erfindungsgemässen
Schalters verwendete Einspannvorrichtung in Form einer Zugfeder kann durch andere Zugspanncinrichtungen oder/
und durch in Gegenrichtung v/irkende Druckspanneinrichtungen ersetzt v/erden. Die Spanneinrichtung kann mit Vorteil so ausgebildet
werden, dass die auf das Schaltelement einwirkende Zugspannung justiert bzw. verändert v/erden kann. Geeignete
Massnahmen, z. B. eine an einem Widerlager geführte Spannmutter
auf dem mit einem Gewinde versehenen Ende der Spanneinrichtung,sind
dem Fachmann bekannt und bedürfen keiner besonderen Erläuterung.
Auch die Wahl entsprechender Querschnitts- und Längenabmessungen des schaltauslösenden Elementes aus Formgedächtnislegierung
unter Berücksichtigung der tJominalstromstärke, für die ein erfindungsgemässer Schalter ausgelegt v/erden soll,
ist eine fachmännische Massnahme, da die Leitfähigkeit geeigneter
Legierungen bekannt ist oder durch einfache Versuche ermittelt werden kann.
Die Querschnittsform des schaltauslösenden Elementes ist an sich nicht kritisch. Anstelle der in den Ausführungsbeispielen
erläuterten Drähte können für Schaltelemente aus Formgedächtnislegierung, die sich bei Erwärmung kontrahieren, allgemein
längliche Gebilde mit kreisförmigem, ovalem oder eckigem Querschnitt verwendet v/erden, wobei das Element über seine
Länge einen gleichbleibenden oder sich ändernden Querschnitt besitzen kann.
Aus Gründen einer möglichst einfachen Konstruktion des Schalters wird das den Schaltvorgang auslösende Element vorzugsweise
meist so ausgebildet, dass seine schaltaunlösende Kraft eine Zugkraft ist.
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Sov/ohl in bezug auf das Schaltelement als auch den Schalteraufbau
sind dem Fachmann aufgrund der obigen Erläuterungen viele Variationsmöglichkeiten im Rahmen der Erfindung ersichtlich.
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Claims (11)
1. Thermoelektrischer Schalter mit einem vom zu schaltenden Strom durchflossenen und den Schaltvorgang auslösenden
Element aus einer Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt, gekennzeichnet durch mindestens eine mit dem
Schaltelement (11, 21, 31) zusammenwirkende Spanneinrichtung (16, 26, 36), deren auf das Schaltelement einwirkende
Kraft zur Festlegung der Temperatur des Schaltvorganges geeignet ist.
2. Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (11, 21, 31, 71, 91) aus einer gegebenenfalls
modifizierten Legierung auf Basis von Kupfer, Zink und Aluminium oder auf Basis von Nickel und Titan besteht.
3. Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (11, 21, 31, 71, 91) aus einer Legierung
besteht, die ausser Nickel und Titan als Hauptbestandteile noch Kupfer in Anteilen von bis zu 30 % des Gewichtes
der Legierung und gegebenenfalls mindestens eines der Elemente Aluminium, Zirkonium, Kobalt, Kupfer und Eisen
als Modifikator enthält.
4. Schalter nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung, bezogen auf ihr Gewicht, 23-55 % Nikkei,
40-46,5 % Titan und 0,5-30 % Kupfer enthält.
5. Schalter nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus 45+1 Gew.% Nickel, 45+1 Gew.%
Titan und etwa 10 Gew.% Kupfer besteht.
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DDC Baden Ή/7"
6. Schalter nach einem der Patentansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,
dass das Schaltelement (11, 71, 91) ein draht-, stab- oder bandförmiges Gebilde ist und einen
Zweiweg-Effekt in dem Sinne aufweist, dass es sich beim
thermisch bedingten Uebergang aus dem mindestens teilweise martensitischen in den mindestens teilv/eise austenitischen
Zustand kontrahiert und bei Umkehrung des genannten Ueberganges dehnt.
7. Schalter nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (16, 76, 96) eine der Kontraktion
des Schaltelementes entgegenwirkende Zug- oder Druckkraft erzeugt.
8. Schalter nach Patentanspruch 6, gekennzeichnet durch eine
Einrichtung (73, 731, 75, 751), welche die Einwirkung der Spanneinrichtung (76) auf das Schaltelement (71) während
der Dehnung des Schaltelementes (71) beim Uebergang des mindestens teilv/eise austenitischen in den mindestens teilweise
martensitischen Zustand aufhebt.
9. Schalter nach einem der Patentansprüche 1-8, gekennzeichnet durch einen durch das Schaltelement (11, 21, 31) auslösbaren
Schaltverstärker.
10. Schalter nach den Patentansprüchen 7-9, gekennzeichnet durch (a) einen Auslösearm (72), der um eine ortsfeste Anlenkung
(720) schwenkbar ist und in lösbarer Verbindung (721, 793) mit einem schwenkbaren Winkelarm (79) steht, wobei das
Schaltelement (71) mit dem Auslösearm (72) verbunden ist, um bei Kontraktion gegen die Wirkung der Spanneinrichtung
(76) die Verbindung (721, 793) des Auslösearmes (72) mit dem Winkelarm (79) zu lösen,
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BAD ORIGINAL
BBC Baden ^3/77
(b) einen Schaltarm (73) , der von einen Verbindungsarm (777), der am Winkelarm (79) abgestützt ist, gegen einen
ortsfesten Kontakt (74) zur elektrischen Verbindung dieses Kontaktes (74) mit dem Schaltelement (71) und einer damit
verbundenen elektrischen Leitung (742) gedrückt wird,
(c) einen Schalthebel (77) in federnder Verbindung mit dem Winkelarm (79), und
(d) mindestens eine v/eitere Spanneinrichtung (737) zum Trennen der elektrischen Verbindung des Kontaktes (74) mit
dem Schaltelement (71) bei Lösung der Verbindung (721, 793) des Auslösearmes (72) mit dem Winkelarm (79).
11. Schalter nach den Patentansprüchen 7-9, gekennzeichnet durch
(a) einen Auslösearm (92) , der um eine ortsfeste Anlenkung (920) schwenkbar ist und in lösbarer Verbindung (921, 993)
mit einem schwenkbaren Winkelarm (99) steht, wobei das Schaltelement (91) mit dem Auslösearm (92) verbunden ist,
um bei Kontraktion gegen die Wirkung der Spanneinrichtung (96) die Verbindung (921, 993) zu lösen,
(b) einen Schaltarm (93), der über einen Verbindungsarm (977)
am Winkelarm (99) anliegt und von mindestens einer weiteren Spanneinrichtung (937) gegen einen ortsfesten Kontakt (94)
zur elektrischen Verbindung dieses Kontaktes (94) mit dem Schaltelement (91) und einer damit verbundenen Leitung (942)
gedruckt wird,
(c) eine bewegliche Abstützung (974, 977) der Spanneinrichtung (937) am Winkelarm (99) zum Trennen der elektrischen
Verbindung des Kontaktes (94) mit dem Schaltelement (91) bei Lösung der Verbindung (921, 993) des Auslösearmes (92) mit
dem Winkelarm (99).
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