DE2746627C2

DE2746627C2 - Druckabhängig betätigter elektrischer Schalter, insbesondere Verdampferthermostat für Kühlschränke

Info

Publication number: DE2746627C2
Application number: DE2746627A
Authority: DE
Inventors: Peter Reinhold Nordborg Hansen; Jes Soenderborg Vogler
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1977-10-17
Filing date: 1977-10-17
Publication date: 1979-10-25
Also published as: DK151746C; GB2006531A; CA1114865A; JPS5465378A; FR2406300B1; IT7869373A0; SE7810756L; JPS5529534B2; IT1108154B; FR2406300A1; SE436953B; DK433978A; CH633127A5; DK151746B; GB2006531B; DE2746627B1; US4196326A

Description

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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 Flüssigkeits-Dampf-Füllung, und zweier Federn in einer Kraftgleichgewichtsstellung gehalten ist sowie in einer ersten Schaltstellung geringeren Drucks das Umschalten in der einen und in einer zweiten Schaltstellung 5n höheren Drucks das Umschalten in der anderen Richtung bewirkt, wobei die erste Feder zwischen einer Einstellvorrichtung zur Festlegung der ersten Schaltstellung und einer Kuppelstelle und die zweite Feder zwischen dieser Kuppelstelle und dem Betätigungsglied angeordnet ist und die Kuppelstelle mit einem ortsfesten ersten Anschlag zusammenwirkt, wenn der Druck größer als ein erster Wert ist.

Bei bekannten elektrischen Schaltern, die bei zwei unterschiedlichen Druckwerten umschalten und zu fen diesem Zweck zwei Federn verwenden, von denen die eine unwirksam gemacht werden kann, ergibt sich für jede Druckänderung im Druckgeber eine Lageänderung des Betätigungsgliedes. Diese fortwährende Bewegung führt zu einer Abnutzung insbesondere an den f>^r> Lagerstellen und daher zu einer Verminderung der Genauigkeit im Laufe der Lebensdauer.

Für derartige Schalter gibt es zahlreiche Konstruktionsprinzipien. Gemäß einem alteren Vorschlag der eingangs beschriebenen Art (DE-PS 25 35 874) sind die beiden Federn im Bereich der ersten Schaltstellung in Reihe geschaltet Da sich die Längenänderungen beider Federn addieren, ergibt sich eine verhältnismäßig flache Federkennlinie im Kraft-Weg-Diagramm, die es erlaubt, den Druckwert, bei dem das Umschalten erfolgen soll, sehr genau einzustellen. Im Bereich der anderen Schaltstellung ist die eine Feder durch den ortsfesten Anschlag unwirksam gemacht worden. Die dann nur noch allein wirkende andere Feder ergibt eine vergleichsweise steile Federkennlinie, die es schwieriger macht, den Druckwert, bei dem das zweite Umschalten erfolgen soll, genau einzustellen.

Es ist auch schon bekannt (CH-PS 3 26 726), bei einem Schalter, der im Bereich kleineren Drucks von einer ersten Feder und im Bereich größeren Drucks zusätzlich von einer additiv wirkenden Feder belastet ist, nicht nur die erste Feder einstellbar zu machen, sondern zur Einstellung der Vorspannung der zweiten Feder eine Justiervorrichtung vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen druckabhängig betätigten elektrischen Schalter anzugeben, bei dem die Abnutzung geringer ist und der daher über eine längere Zeit eine höhere Genauigkeit aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein eingangs beschriebener Schalter dahingehend abgewandelt, daß am Betätigungsglied ein zweiter Anschlag vorgesehen ist, mit dem die Kuppelstelle zusammenwirkt, wenn der Druck kleiner als ein über dem ersten Wert liegender zweiter Wert ist.

Bei dieser Konstruktion bleibt das Betätigungsglied während eines Teils, vorzugsweise sogar während des größeren Teils, der Druckänderung still stehen, weil die Kuppelstelle einerseits am ortsfesten ersten Anschlag anliegt und andererseits durch die Vorspannung der zweiten Feder gegen den am Betätigungsglied vorgesehenen zweiten Anschlag gehalten wird. Während des Stillstands erfolgt keine Abnutzung. Nur wenn der Druck des Druckgebers den vorgegebenen ersten Wert unterschreitet bzw. den vorgegebenen oberen Wert überschreitet, bewegt sich das Betätigungsglied. Im ersten Fall ist allein die erste Feder wirksam; im zweiten Fall ist allein die zweite Feder wirksam. In beiden Fällen kann der Weg des Betätigungsgliedes relativ kurz gewählt und durch Anschläge oder dergleichen begrenzt werden. Entsprechend gering ist die Abnutzung.

Da das Kraft-Weg-Diagramm einen Sprung aufweist, kann auch im Bereich der zweiten Schaltstellung eine flache Federkennlinie vorgesehen werden. Der Begriff »flach« bedeutet, daß die Neigung der Kennlinie geringer ist als die Neigung der Verbindungslinie zwischen den beiden Endpunkten der Kennlinie. Infolgedessen kann nicht nur bei der ersten Schaltstellung, sondern auch bei der zweiten Schaltstellung eine genaue Einstellung bzw. Justierung des gewünschten Druckwertes erfolgen. Irgendwelche Einstellskalen können weit gespreizt sein.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß jedem Druckwert, bei dem ein Umschalten erfolgen soll, was bei einem Thermostaten der Einschalt- und Ausschalttemperatur entspricht, jeweils nur eine Feder wirksam ist. Man kann daher mit diesen Federn auch den Schaltdruck bzw. die Schalttemperatur messen.

Mit besonderem Vorteil hat die Federkennlinie der zweiten Feder einen ähnlichen flachen Verlauf wie

diejenige der ersten Feder. Insbesondere bei einem Thermostaten mit einer Flüssigkeits-Dampf-Füllung ist es zur Anpassung an die gekrümmte Dampfdruckkurve zweckmäßig, die Federkennlinie der ersten Feder so flach wie möglich zu wählen. Tut man dasselbe auch mit der Federkennlinie der zweiten Feder, so ergibt sich der größtmögliche Sprung in der kombinierten Federkennlinie, also die längstmögliche Stillstandszeit des Betätigungsgliedes.

Günstig ist eine Justiervorrichtung zum Einstellen der Vorspannung der zweiten Feder bei Anlage der Kuppelstelle am zweiten Anschlag. Durch Änderung der Vorspannung wird der Druckwert geändert, bei dem das Umschalten in der zweiten Schaltstellung erfolgt Diese Justiervorrichtung kann beispielsweise eine Verlagerung des zweiten Anschlages mit Bezug auf das Betätigungsglied bewirken. Besonders einfach ist es jedoch, wenn sie eine Justierschraube am Betätigungsglied und eine damit verschraubbare Aufhängemutter für die zweite Feder aufweist

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Verdampferthermostaten und

F i g. 2 ein zugehöriges Diagramm, das die Abhängigkeit zwischen der gemessenen Temperatur i, den auftretenden Drücken ρ und den Weg 5 des Betätigiip.gsgiiedes angibt

Ein Fühler 1 mit einer Flüssigkeits-Dampf-Füllung ist über ein Kapillarrohr 2 mit einem Arbeitselemvint 3 verbunden. Der in ihm wirkende Dampfdruck ruft eine Kraft ρ hervor, die auf ein Betätigungsglied 4 wirkt, das als um ein Gelenk 5 drehbarer Schwenkarm ausgebildet ist. Dieser wirkt auf einen Mikroschalter 6, dessen Stößel 7 in der gestrichelten Lage die Schaltstellung St geringeren Drucks und — nach Durchlaufen des Schaltweges A₅ — in der vollausgezogenen Lage die Schaltstellung.% höheren Drucks definiert.

Ferner wirken auf das Betätigungsglied 4 entgegen der Kraft P wahlweise eine von zwei Federn 8 und 9. Die erste Feder 8 erstreckt sich zwischen einem Kuppelstück 10, das eine Kuppelstelle 11 definiert, und einer Justiervorrichtung 12, die aus einer Justierschraube 13 und einer zugehörigen Mutter 14 besteht, an der das Ende der Feder 8 befestigt ist. Die Justiervorrichtung sitzt am Ende einer Einstellvorrichtung 15, welche aus einer Kurvenscheibe 16 und einem um ein ortsfestes Lager 17 schwenkbaren Schwenkarm 18 oesteht. Die zweite Feder 9 erstreckt sich zwischen dem Kupplungsstück 10 und einer Justiervorrichtung 19, die eine durch das Betätigungsglied 4 greifende Justierschraube 20 und eine zugehörige Mutter 21, an der die Feder 9 befestigt ist, aufweist.

Das Kupplungsstück 10 wirkt mit einem ortsfesten ersten Anschlag 22 zusammen, der hier durch eine Einstellschraube 23 gebildet ist, wenn der Druck ρ einen vorgegebenen ersten Wert p\ überschreitet. Am Betätigungsglied 4 ist eine Stange 24 mit einem zweiten Anschlag 25 vorgesehen, gegen den sich das Kupplungsstück 10 anlegt wenn der Druck ρ einen vorgegebenen zweiten Druckwerte unterschreitet

Dies führt zu der folgenden, anhand der Fig.2 erläuterten Betriebsweise. Eine Dampfdruckkurve / stellt den Zusammenhang zwischen der vom Fühler 1 gemessenen Temperatur t und dem im Arbeitselement 3 herrschenden Druck ρ her. Im Kraft-Weg-Diagramm ist eine kombinierte Federkennlinie II veranschaulicht, die aus drei Abschnitten besteht, nämlich zwei flachen

ίο Abschnitten A und B sowie einem Spiungabschnitt C. Der Abschnitt A ist nur von der ersten Feder 3, der Abschnitt B nur von der Feder 9 abhängig. Beide Federn sind so gewählt daß sie den veranschaulichten flachen Verlauf der Federkennlinie aufweisen. Der Sprungabschnitt C ergibt sich, weil die Feder 8 durch den ersten Anschlag 22 unwirksam gemacht ist und die Feder 9 eine dem Druckwert pi entsprechende Vorspannung F hat Durch gemeinsame Betrachtung beider Teile des Diagramms erkennt man, daß das erste Umschalten des Mikroschalters 6, bei einem Kühlschrank-Thermostaten das Ausschalten, erfolgt wenn die gemessene Temperatur den Wert tu unterschreitet, und daß das zweite Umschalten, bei einem Kühlschrank-Thermostaten das Einschalten, erfolgt wenn die gemessene Temperatur den Wert fc überschreitet

Da sich das Betätigungsglied 4 nur während der den Abschnitten A und B entsprechenden Druckänderungen bewegt, ergibt sich ein verhältnismäßig großer Temperaturbereich At, innerhalb dem das Beiäiigungsgiied stillsteht. Dies kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, den größeren Teil zwischen den beiden Endtemperaturen tu und fe betreffen. Entsprechend gering ist die Bewegung und daher die Abnutzung des Geräts.

Durch Verstellen der Kurvenscheibs 16 kann der Abschnitt A innerhalb eines vorgegebenen Bereichs, nämlich bis zur Stellung A' verschoben werden. Auf diese Weise wird ein anderer unterer Temperaturgrenzwert fi w eingestellt. Durch Verstellen der Justiervorrich-

AO tung 12 wird der gesamte Bereich innerhalb dessen der Abschnitt A verstellt werden kann, verschoben.

Durch Verstellen der Justiervorrichtung 19 wird die Vorspannung F und damit das obere Ende des Abschnitts C verändert, aiso der Abschnitt B parallel zu

•τ* sich verschoben. Hiermit läßt sich daher die obere Temperatur i2 einstellen. Durch Verstellen des Anschlags 23 wird die Lage des Sprunges in der Federkennlinie nach links oder rechts verschoben.
Da die beiden Abschnitte A und B sehr flach sind (im

ίο Vergleich zu einer direkten Verbindungslinie zwischen den beiden Endpunkten), läßt sich eine sehr feinfühlige Einstellung bzw. Justierung vornehmen. Auch Alterungserscheinungen u. dgl. führen nur zu geringfügig veränderten Ansprechwerten.

Die beiden Federn 8 und 9 sind hier als Zugfedern veranschaulicht. Sie können aber auch als Druckfedern oder die eine als Druck- und die andere als Zugfeder ausgebildet sein. Des weiteren kommen auch andere Federkonstruktionen, z. B. Blattfedern, ·η Betracht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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, und zweier Federn in einer Kraftgleichgewichtsstellung gehalten ist sowie in einer ersten Schaltstellung geringeren Drucks das Umschalten in der einen und in einer zweiten Schallstellung höheren Drucks das Umschalten in der anderen Richtung bewirkt, wobei die erste Feder zwischen einer Einstellvorrichtung zur Festlegung der ersten Schaltstellung und einer Kuppelstelle und die zweite Feder zwischen dieser Kuppelstelle und dem Betätigungsglied angeordnet ist und die Kuppelstelie mit einem ortsfesten ersten Anschlag zusammenwirkt, wenn der Druck größer als ein erster Wert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ani Betätigungsglied (4) ein zweiter Anschlag (25) vorgesehen ist, mit dem die Kuppelstelle (11) zusammenwirkt, wenn der Druck kleiner als ein über dem ersten Wert (p\) liegender zweiter Wert (ρϊ) ist.

2. Schalter nach ,Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Federkennlinie (B) der zweiten Feder (9) einen ähnlich flachen Verlauf wie diejenige (A) der ersten Feder (8) hat.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Justiervorrichtung (19) zum Einstellen der Vorspannung der zweiten Feder (9) bei Anlage der Kuppelstelle (11) am zweiten Anschlag (25).

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiervorrichtung (19) eine Justierschraube (20) am Betätigungsglied (4) und eine damit verschraubbare Aufhängemutter (21) für die zweite Feder (9) aufweist.