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Thermo-Zeitschalter
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Thermo-Zeitschalter mit einem
in einem Stromkreis angeordneten Bimetallstreifen, der mit seinem einen Ende an
eine Stromquelle Ortnchließbsr ieat und mit einem an einem Ende des Bimetallstreifens
angeordneten Kontakt, der mit einem zweiten Kontakt den Stromkreis schließend in
Verbindung bringbar ist, sowie mit einer Heizeinrichtung zum Erwärmen des Bimetallstreifens.
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Derartige bekannte Thermo-Schalter haben den Nachteil,daB der Ablauf
des Schaltvorgangs abhängig von der jeweiligen Umgebungstemperatur ist. Ist die
Umgebungstemperatur nämlich hoch, so befindet sich der Kontakt des Bimetallstreifens
vor dessen Erwärmung durch die Heizvorrichtung in einem kürzeren Abstand zum zweiten
Kontakt als bei niedriger Umgebungstemperatur. Die zu Öberwindende Temperaturdifferenz
bis zum Schließen des Stromkreisse und somit die für den Schaltvorgang erforderliche
Zeitspanne ist somit je nach der jeweiligen Umgebungstemperatur verschieden. Als
Zeitschalter ist ein derartiger Schalter daher nur verwendbar,
wenn
er bei einer gleichbleibenden Umgebungstemperatur benutzt wird. Für einen Einbau
in ein Kraftfahrzeug ist dieser Schalter deshalb nicht gEeignet.
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Es ist daber Aufgabe der Erfingung einen Zeitschalter nach tiui'.
Oberbegriff zu schaffen, der unabhangig von seiner Urngebungstemperatur arbeitet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen dem ersten Oimetallstreifen
entsprechenden zweiten Bimetallstreifen gelrist, der parallel zum ersten Bimetallstreifen
angeordnet ist, wobei das dem Kontakt des ersten Bimetallstreifens abgewandte Ende
mit einem Ende des zweiten Bimetallstreifens fest verbunden ist und der zweite ßimetallstreifen
ein Teil des Stromkreises ist. Ändert sich die Umgebungstemperatur des Schalters,
so verformt sich zwar der erste Bimetallstreifen. Da sich aber im gleichen Maß auch
der zweite Bimetallstreifen verformt, wird die Verformung des ersten Bimetallstreifens
derart kompensiert, daß die Lage der beiden Kontaktc zueinander also z.B. der Abstand
zwischen den beiden Kontakten gleich bleibt. Erst wenn die beiden Bimetallstreifen
durch das Erwärmen des ersten Bimetallstreifens von der Heizeinrichtung unterschiedlichen
Temperaturen ausgesetzt sind, ändert sich die Lage der beiden Kontakte zueinander,
es kann sich also z.B. der erste auf den zweiten Kontakt zubewegen. Die dabei vorhandene
Temperaturdifferenz zwischen den beiden Bimetallstreifen entspricht der Zeit bis
zur Auslösung eines Schaltvorgangs der z.B. durch die Berührung der beiden Kontakte
erzeugt wird. Bei gleicher Wärmebeaufschlagung des ersten Bimetallstreifens durch
die Heizeinrichtung wird somit unabhängig von der Umgebungstemperatur immer eine
gleiche Zeitspanne bis zum Schließen oder Öffnen des Stromkreises erreicht. In einer
worteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die beiden Bimetallstreifen mit ihrem
einen
Ende fest angeordnet, wobei der erste Kontakt am Freien Ende
des ersten Bimetallstreifens und der zweite Kontakt am freien Ende des zweiten Bimetallstreifens
den erster Kontakt gegenüberliegend angeordnet ist und wobei bpi Erwärmung des ersten
Bimetallstreifens durch die Heizrichtung der erste Kontakt auf den zweiten Kontakt
zubewegbar ist. Dabei ist es mLiglich, daß die feste Anordnung der einen Enden der
Bimetallstreifen durch eine isolierte Verbindung dieser Enden miteinander erfolgt.
Der Stromkreis verläuft bei diesem Ausführungsbeispiel von dem einen Bimetallstreifen
über den ersten und zweiten Kontakt zum zweiten Bimetallstreifen. Sind die beiden
Bimetallstreifen von gleicher Temperatur beaufschlagt, so sind die Kontakte auBer
Anlage woneinander und somit der Stromkreis unterbrochen. Bei Änderung der Umgebungstemperatur
verformen sich die beiden Bimetallstreifen so, daß sie ihre parallele Lage zueinander
nicht verändern und damit auch der Abstand der beiden Kontakte zueinander gleich
bleibt. Erst bei stärkerer Wärmebeaufschlagung des ersten Bimetallstreifens durch
die Heizeinrichtung bewegt sich der erste Kontakt zum zweiten Kontakt, so daß der
Stromkreis geschlossen wird.
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In einer anderen Ausbildung der Erfindung ist der erste Kontakt an
dem freien Ende des ersten Bimetallstreifens dem fest angeordneten zweiten Kontakt
gegenüberliegend angeordnet, wobei das freie Ende des zweiten Bimetallstreifens
fest angeordnet ist und wobei bei Erwärmung des ersten Bimetallstreifens durch die
Heizeinrichtung der erste Kontakt auf den zweiten Kontakt zubewegbar ist. Bei diesem
Ausbildungsbeispiel läuft der Stromkreis von dem zweiten BimetallstreifEn über dessen
fester leitender Verbindung mit dem ersten Bimetallstreifen zum ersten Bimetallstreifen
und somit zum ersten Kontakt. Bei Anlage des ersten am zweiten Kontakt ist dann
der Stromkreis geschlossen.
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Es ist aber auch möglich, daß die Verbindung der beiden Bimetallstreifen
Öber ein Isolierstück erfolgt. In diesem Fall würde der Stromkreis nur üDer den
ersten Bimetallstreifen und den ersten Kontakt zum zweiten Kontakt verlaufen.
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Dieses Ausführungsbeispiel knn zum einen so auseebildet sein, daß
im nicht durch dns Heizelement erwärmten Zustand des ersten Bimetallstreifens der
erste und zweite Kontakt außer Berührung woneinander sind. Zuni anderen kann die
Ausbildung aber auch so sein, daß im nicht durch das Heizelement erwärmten Zustand
des ersten Oimetallstreifens der erste Kontakt an einem als Springkontakt ausgebildeten
zweiten Kontakt in Anlage ist. Im ersten Fall erfolgt durch Erwärmen des ersten
Bimetallstreifens ein Schließen des Stromkreises, während beim zweiten Ausführungsbeispiel
ein Öffnen des Stromkreises aufgrund der Erwärmung des ersten Bimetallstreifens
erfolgt.
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Bei diesem zweiten Beispiel kann der Springkontakt eine an einem Ende
ortsfeste Blattfeder aufweisen, die in der einen Schaltstellung mit ihrem freien
Ende am ersten Kontakt in Anlage ist und in rier zwriter Srhaltstellunr mit ihrem
freien Ende außer Uerührung mit dem ersten Kontakt ist. Die Anordnung eines Springkontaktes
hat den Vorteil, daß ein Umschalten sprunghaft erfolgt. Um den Springkontakt aus
ihrer zweiten in die erste Schaltstellung umschalten zu können, kann die Blattfeder
in ihrer zweiten Schaltstellung an einem in Richtung zum ersten Kontakt bewegbaren
Rückstellknopf in Anlage sein. Durch den Rückstellknopf kann dann die Blattfeder
bis zum Überschreiten der Totpunktlage bewegt werden, von wo aus dann die Blattfeder
in ihre erste Schaltstellung umschnappt.
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Vorzugsweise ist an der Berührungsstelle der Blattfeder mit dem ersten
Kontakt ein Kontaktkopf angeordnet.
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Lin Umschnappen der Blattfeder von der einen in die undere
Schaltstellung
wird auf einfache Art und Weise dadurch erreicht, daß die Blattfeder von einer C-Feder
je nach der Stellung, des freien Endes der Blattfeder in ihre erste bzw.
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ihre zweite Schaltstellung beaufschlagt ist.
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Eine Feineinstellung bzw. eine Justierung des Schaltpunktes, an dt-m
eine Berührung der beiden Kontakte bzw. eine Trennung der beiden Kontakte erfolgt,
kann dadurch auf einfache Weise erreicht werden, daß der Abstand zwischen dem ersten
und dem zweiten Kontakt verstellbar ist. Dabei kann der erste und/oder der zweite
hontakt durch eine Justierschraube gebildet sein.
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Ist der erste Bimetallstreifen mit seinem freien Ende im nicht durch
die Heizeinrichtung erwärmten Zustand an einem seinen Bewegungsweg vom ersten Kontakt
weg begrenzenden Anschlag in Anlage, so werden Schwingungen an dem freien Ende des
ersten Bimetallstreifens aufgrund von Erschütterungen während des Betriebs weitgehend
absorbiert. Vorzugsweise liegt dabei der Bimetallstreifen mit einer gewissen Vorspannung
an diesem Anschlag an. Fehlkontakte aufgrund dieser Schwingungen werden somit weitgehenden
verhindert. Eine derartige Verbinderung der Schwingungen wird nach dadurch erhöht,
daß der Anschlag in Bewegungsrichtung der Bimetallstreifen elastisch ist. Der Anschlag
kann z.U. des freie Ende einer die ihrem anderen Ende fest angeordneten Blattfeder
sein.
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In einer anderen Ausbildung der Erfindung kann der Anschlag eine die
Enden der Bimetallstreifen umgreifende C-FEder aus einem nicht-leitenden Werkstoff
sein, deren einer freier Schenkel an einem Bimetallstreifen befestigt ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher berschrieben. Es
zeigen: Figur 1
eine perspektivischer Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Thermo-Zeitschalters, Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Aasfü.hrungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Thermo-Zeitschalters, Finur 3 eine perspektivische Ansicht
eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Thermo-Zeitschalters.
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Die in Figuren dargestellten Thermo-Zeitschalter weisen einen ersten
Bimetallstreifen 1 und einen diesem entsprechenden und parallel dazu angeordneten
zweiten BimEtallstrEifen 2 auf. Beide Uimetallstreifen 1 und 2 sind an einem Ende
fest miteinander verbunden.
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Der erste Bimetallstreifen 1 ist mit einer Heizeinrichtung 3 versehen,
die durch eine Heizwicklung gebildet ist. Weiterhin trägt der erste Bimetallstreifen
1 an seinem freien Ende einen ersten Kontakt 4.
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In Figur 1 sind der erste und der zweite Bimetallstreifen so zueinander
angeordnet, daß bei Erwärmung des ersten Bimetallstreifens 1 diese sich mit reinem
freien Ende zum zweiten Bimetallstreifen 2 hin vrformt und mit seinem ersten Kontakt
4 nrl einem zweiten Kontakt 5 am zweiten Bimetallstreifen 2 in Ai;lip kommt. in
der dargestellten Normallage haben die beidcri Bimetallstreifen 1 und 2 Ober ihre
ganze Länge den gleichen Abstand zueinander, der durch ein Isolierstück 6 festgelegt
irt, an dem die Bimetallstreifen 1 und 2 mit ihren den Kon-
takten
4 und 5 abgewandten Enden befestigt sind.
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Der maximale Abstand der Bimetallstreifen 1 und 2 an deren freien
Enden wird durch eine C-Feder aus Isoliermaterial begrenzt, deren einer freien Schenkel
8 an dem zweiten Bimetallstreifen 2 befestigt ist und deren zweiter freien Schenkel
9 den zweiten BimetallstrEifen g umgreift.
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Ein Flattern des freien Endes den ersten Bimetallstreifens 1, das
durch Erschütterungen entstehen und zu Fehlkontakten fühfen kann, wird durch die
Anlage des ersten Bimetallstreifens 1 am freien Schenkel 9 der C-Feder 7 weitgehend
verhindert, da eine Bewegung des ersten Bimetallstreifens 1 vom zweiten Bimetallstreifen
2 weg blockiert ist.
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Durch die Anordnung der C-Feder 7 an den Enden der Bimetallstreifen
1 und 2 ist der durch den Schenkel 9 gebildete Anschlag in seiner Laye zum zweiten
Bimetallstreifen 2 unabhängig von der Umgebungstemperatur.
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Der Thermo-Zeitschalter ist derart in einem Stromkreis angeordnet,
daß dieser vom ersten Bimetallstreifen 1 über den ersten Kontakt 4 zum zweiten Kontakt
5 und dem zweiten Bimetallstreifen 2 verläuft. In der dargestellten Normallage ist
der Stromkreis unterbrochen. Wird der erste Bimetallstreifen 1 durch die Heizeinrichtung
3 erwärmt und verformt und kommt dadurch der erste Kontakt 4 mit dem zweiten Kontakt
5 in Berührung, so ist der Stromkreis geschlossen.
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Wird durch das Schließen des Stromkreisen ein Ktirzschluß l.ervorgerufen,
so ist diese Anordnung vorteilhaft als Kurzschlußzeitschalter verwendbar.
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In den Figuren 2 und 3 sind die beiden Bimetallstreifen 1 und 2
in
n einer Cbene nebeneinander angeordnet und verformen sich bei eleicher Erwärmung
gleich aus dieser Ebene heraus. An ist einen @@@e sind die Bimetallstreifen 1 und
2 ein U @@dund durch einen Steg 10 fest miteinander verbunden, fahrend der zweite
Bimetallstreifen 2 an seinem dem Step 10 @@ewanten Ende an einem festen Bauteil
11 fest angeordnet it.
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Durch diese feste Anordnung des zweiten Bimetallstreifens 2 arr Bauteil
11 und damit das ortsfeste Verbleiben des freien Er:der des zweiten Cimetallstreifens
2 verbleibt das freie Ende des ersten Bimetallstreifens 1 bei gleicher Erwärmung
beider Bimetallstreifen 1 und 2 trotz Verformung der Bimetallstreifen 1 und 2 in
der gleichen Lage. Da in dieser Lage das freie Ende des ersten Bimetallstreifens
1, an dem auch rier erste Kontakt 4 befestigt ist an einem durch eine ülottüeder
12 gebildeten Anschlag in Anlage ist, kann es sicht zii einem Flattern des ersten
Bimetallstreifens 1 aufgrund von Erschütterungen und damit zu Fehlkontakten kommen.
Die Blattfeder 12 ist mit ihrem einen Ende am Bauteil 11 fest angeordnet.
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Lird der erste Bimetallstreifen 1 durch die Heizeinrichtung 3 erwärmt,
so bewegt sich der an ihrem Ende angeordnete erste Kontakt 4 auf einen zweiten Kontakt
5 zu.
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Beim Ausführungsbeispiel in Figur 2 ist dieser zweite Kontakt 5 in
einem bestimmten Abstand zum ersten Kontakt 4 angeordnet, an daß nach einer bestimmten
Zeit, die der erste Bimetallstreifen 1 zu sciner Verformung benötigt, der erste
@@nkt 4 mit dem zweiten Kontakt 5 in Berührung kommt. Dadurch wird auch der vom
Bauteil 11 über den zweiten Bimetallstreifen 2, den Steg 10, den ersten Bimetallstreifen
1 und den ersten Kontakt 4 zum zweiten Kontakt 5 verlaufende Stromkreis
geschlossen.
auch diese Ausführung kann vorteilhaft als Kurzschlußzeitschalter verwandt werden.
Eine exakte Justier@@@@ der Al@tenden zwischen @@@ beiden Kontakten 4 und 5 ist
dadurch möglich, daß der zweite Kontakt 5 durch eine Justierschraube 13 gebildet
ist.
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In Figur 3 ist der erste Kontakt 4 in der dargestellten Nor-Anlage
an dem zweiten Kontakt 5 in Anlage. Der zweite Kontakt 5 ist durch einen auf einer
Blattfeder 14 angeordneten Kontkaktkopf 15 gebildet. An ihrem den zweiten Kontakt
5 zugewandten Ende ist die Blattfeder 14 fest angeordnet. Das mit dem zweiten Kontakt
5 versehene Ende der Blattfeder 14 ist von einer ersten Schaltstellung, in der der
erst £t zweiten Kontakt 4 und 5 in Anlage ist, in eine zweite Schaltstellung, in
der das freie Ende der Olattfeder 14 an einem Rückstellknopf 16 in Anlage ist, bewegbar.
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Eine C-Feder 17 beaufschlagt die Blattfeder 14 mit ihrem einen Schenkel
18 so, daß diese gegen den ersten Kontakt 4 vorgespannt ist, wenn die Blattfeder
14 sich in einer zum ersten Kontakt 4 näheren Position befindet bzw. gegen den Rückstellknopf
16 vorgespannt ist, wenn die Blattfeder 14 sich in einer zum Rückstellknopf 16 näheren
Position befindet.
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Mit ihrem zweiten Schenkel 19 ist die C-Feder 17 an einer Einstellschraube
20 so abgestützt, daß deren Abstützposition und damit die Lage des Umschaltpunkts
der Belastung der Blattfeder 14 zum ersten Kontakt 4 bzw. zum Rückstellknopf 16
hin verstellbar ist.
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Bei Erwärmung des ersten Bimetallstreifens 1 durch die Heizeinrichtung
3 verformt sich der erste gimetalistreifen 1 so, daß dieser die Blattfeder 14 in
wichtung zum Rückstellknopf 1,' hin bewegt. Wird dabei der Totpunkt überschritten,
bei dem sich
die Richtung der Belastung der Blattfeder 14 durch
die C-Feder 17 ändert, schnappt die Blattfeder 14 bis zur Anlage am Rückstellkopft
16 um. Damit sind die beiden Kontakte 4 und 5 außer Lerührung und damit auch der
vorher geschlossene Stromkreis unterbrochen. Dieser Stromkreis verläuft vom Bauteil
11 über den zweiten Bimetallstreifen 2, den Steg 10, den ersten Bimetallstreifen
1 und den ersten Kontakt 4 zum zweiten Kontakt 5 Sall der Stromkreis, nachdem die
Wärmebelastung des ersten Bimetallstreifens 1 brendet ist, wieder geschlossen werden,
so braucht nur der irt seiner dargestellten Lage federbeaufschlagte IRückstellknopf
16 in Richtung zum ersten Kontakt 4 hin bewegt werden bis die Blattfeder 14 in ihre
am ersten Kontakt 4 anliegende Lage umschnappt.
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Dieser in Figur 3 dargestellte Thermo-Zeitschalter ist vorzugsweise
als Unterbrecher-Zeitschalter anwendbar.
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L e e r s e i t e