DE3231136A1 - Bimetallschutzschalter - Google Patents

Description

Beschreibung:

Die Erfindung geht aus von einem Bimetallschutzschalter mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solcher Schalter ist aus der DE-OS 27 19 329 bekannt. Wenn er infolge Überhitzung öffnet, dann schiebt sich ein bis dahin federnd seitlich an der Kontaktfeder anliegender Haltearm unter die eingeschobene Kontaktfeder und verhindert, daß die Kontaktfeder nach Unterschreiten der Schalttemperatur durch das sich rückstellende Bimetallelement wieder selbsttätig abgesenkt wird und den Schalter erneut schließt. Vielmehr wird aus Sicherheitsgründen für viele Anwendungen gefordert und vorgeschrieben, daß eine selbsttätige Wiedereinschaltung des Bimetallschutzschalters unterbleiben muß und die Wiedereinschaltung nur von Hand durch eine gesonderte Betätigung erfolgen darf.

Bei dem aus der DE-OS 27 19 329 bekannten Schalter erfolgt die Wiedereinschaltung dadurch, daß man den Haltearm mittels eines Werkzeugs (z.B. mittels eines Schraubendrehers) oder mittels einer mechanischen, in das überwachte Gerät fest eingebauten Rückstellvorrichtung außer Eingriff mit der Kontaktfeder bringt.

Nachteilig ist dabei, daß man beim Einbau solcher Schalter in die zu überwachenden

Geräte oder Geräteteile - vor allem handelt es sich dabei um elektrische Kleingeräte, Einbauthermostate, Kleinmotoren, Kleintransformatoren, Küchen- und Haushaltsgeräte u.a. - einen unbefriedigenden Kompromiß eingehen muß zwischen einander widersprechenden Forderungen: zum einen muß der Schutzschalter aus Sicherheitsgründen so dicht wie möglich an die zu überwachende Wärmequelle herangebracht werden, zum andern muß er aber wegen der geforderten Handrückstellung für ein mechanisches Betätigungsorgan zugänglich sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen durch einen von Hand rückstellbaren Bimetallschutzschalter, dessen Rückstellbarkeit nicht mit Einbauproblemen erkauft werden muß.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schalter mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Widerstandswert des ohmschen Widerstands wird in Anpassung an die jeweilige Schalt- und Überwachungsaufgabe des Schutzschalters so gewählt, daß bei geschlossenem Schutzschalter (ungestörter Betrieb des überwachten Gerätes) der weit über-

wiegende Teil des über den Bimetallschutzschalter fließenden Stromes den Weg über die Kontaktfeder und die geschlossenen Schaltkontakte nimmt und nur ein verhältnismäßig kleiner Teil des Stromes über den parallel zu den Schaltkontakten liegenden Widerstand fließt, sodaß die im Widerstand erzeugte ohmsche Wärme nicht ausreicht, um das Bimetallelement des Schutzschalters auf seine Schalttemperatur zu erwärmen.

Der Widerstandswert ist andererseits so zu wählen, daß bei geöffnetem Schalter die infolge höheren Stromdurchgangs durch den Widerstand erzeugte ohmsche Wärme ausreicht, um das Bimetallelement oberhalb seiner Schalttemperatur und mithin den Schalter offen zu halten. Die dazu benötigte Heizleistung liegt typisch in der Größenordnung von einigen Watt; bei einer Speisespannung von 220 V liegen geeignete Widerstandswerte für den ohmschen Widerstand in der Größen-Ordnung von 10 kSi ,z.B. zwischen 5 k_Q_ und 25

Die Rückstellung des Bimetallschutzschalters erfolgt durch Unterbrechung der Stromzufuhr zum Widerstand. Dies kann im einfachsten Fall durch Ziehen des Netzsteckers oder durch Öffnen eines ohnehin vorhandenen Netzschalters erfolgen; es kann zu diesem Zweck aber auch ein gesonderter Unterbrecherschalter vorgesehen sein. Ein solcher Schalter kann grundsätzlich an belie-

biger Stelle des Gerätes vorgesehen sein, sodaß dadurch keine besonderen Einbauprobleme für den rückstellbaren Schutzschalter entstehen. Da der Schutzschalter eine elektrische Zuleitung in jedem Fall benötigt, entsteht auch dadurch kein gesondertes Einbauproblem für den neuartigen Schutzschalter. Der erfindungsgemäße Schalter ist anders als andere Bimetallschutzschalter ein auf elektrischem Wege einfach - nämlich durch zeitweise Stromunterbrechung - rückstellbares bistabiles Element und kann deshalb auch zur Herstellung von logischen Verknüpfungen eingesetzt werden.

Für den erfindungsgemäßen Schutzschalter eignen sich besonders Dickschichtwiderstände wegen ihrer flachen Bauweise.

üblicherweise befinden sich bei einem Bimetallschutzschalter der ruhende Schaltkontakt und die Kontaktfeder mit dem beweglichen Schaltkontakt auf einer Seite eines elektrisch isolierenden Trägers. Es wird bevorzugt, den Widerstand in diesem Fall auf der anderen Seite des Trägers anzuordnen und insbesondere zwischen dem Widerstand und dem Bimetallelement bzw. der Kontaktfeder auf der anderen Seite des Trägers eine Durchbrechung im Träger vorzusehen, wodurch der Wärmeübergang vom Widerstand auf das Bimetallelement erleichtert wird.

Zweckmäßigerweise wird der Widerstand unmittelbar an den ohnehin vorhandenen Anschlußfahnen bzw. -stiften des Schutzschalters befestigt. Um diese Befestigung nicht durch Maßabweichungen innerhalb einer Serie zu erschweren und insbesondere um eine automatische Befestigung zu erleichtern, werden die Anschlußfahnen oder -stifte mit Vorteil zunächst einstückig in dem Träger fixiert, z.B. mit Kunststoff umspritzt, danach getrennt, insbesondere im Bereich einer im mittleren Abschnitt des Trägers vorgesehenen Durchbrechung, und auf den getrennten Anschlußfahnen oder -stifte wird dann der Widerstand z.B. durch Löten befestigt. Die derart in den Träger eingebetteten Anschlußfahnen weisen zwangsläufig innerhalb einer Serie stets dieselben Lagen relativ zueinander auf, sodaß die Verbindungspunkte mit dem Widerstand immer an denselben Stellen auf den Anschlußfahnen bzw. -stiften liegen können.

Je nach Schalt- und Überwachungsaufgabe kann das Bimetallelement die Kontaktfeder selbst sein (z.B. wenn der Schutzschalter ein überstromschutzschalter ist, welcher den über seine Schaltkontakte fließenden Strom überwacht), oder kann ein von der Kontaktfeder gesondertes, aber auf die Kontaktfeder einwirkendes Element sein. Im letzteren Falle wird eine Ausbildung des Bimetallelements als Schnappscheibe bevorzugt, weil diese eine besonders scharf definier-

te Schalttemperatur aufweist und einen besonders großen Kontakthub bei der Kontakttrennung bewirkt, was sich günstig sowohl auf die Schaltsicherheit als auch auf die Zuverlässigkeit des Offenhaltens des Schutzschalters auswirkt. Aber auch bei Bimetallschutzschaltern, deren Bimetallelement keine Schnappscheibe ist, wird die Schaltsicherheit unter Vermeidung von unerwünschten Schaltspielen beim Ansprechen des schleichend abhebenden beweglichen Kontaktstückes erhöht, weil bereits beim ersten öffnen des Schalters die Beheizung des Bimetallelements verstärkt und dadurch der Öffnungsvorgang des Schalters beschleunigt wird.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß Bimetallschalter, welche durch einen ohmschen Widerstand beheizt werden, aus dem DE-GM 79 923 bekannt sind; es handelt sich dabei jedoch nicht um Sicherheitsausschalter , sondern um thermische Zeitschalter, deren Aufgabe es ist, nach einem Schaltvorgang den Zeitschalter nach einer durch die Heizleistung bestimmten Zeitspanne ansprechen zu lassen. Eine überbrückung des Schalters durch den Widerstand ist ebensowenig beschrieben, wie seine Nutzung zum Offenhalten des Schalters bis zu einer willkürlichen Rückstellung. Ein typisches Anwendungsbeispiel für einen solchen bekannten Zeitschalter wäre ein Treppenlichtschalter,

welcher nach vorbestimmter Zeitspanne nach dem Einschalten von Licht im Treppenhaus dieses selbsttätig wieder ausschaltet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die beiliegende vereinfachte Zeichnung. Es handelt sich um einen Schnitt durch die vertikale Längsmittelebene eines nicht gekapselten Schutzschalters. (Die Erfindung ist natürlich auch auf gekapselte Schalter anwendbar). In einen elektrisch isolierenden flachen Träger 1 eingebettet sind zwei elektrische Anschlußfahnen 2 und 3 mit Lötösen 4 und 5. Aus den Anschlußfahnen 2 und 3 sind Zungen 7 und 8 ausgestanzt, stufenförmig hochgestellt und ebenfalls abschnittweise in den Träger 1 eingebettet. Die Zungen 7 und 8 liegen in Höhe und parallel zur Oberseite 9 des Trägers 1, die Anschlußfahnen 2 und 3 liegen in Höhe und parallel zur Unterseite 6 des Trägers 1.

Auf der einen Zunge 8 ist mit ihrem einen Ende eine Kontaktfeder 10 befestigt, welche an ihrem beweglichen Ende einen Schaltkontakt 11 trägt, der mit einem ruhenden Schaltkontakt 12 zusammenarbeitet, welcher auf der anderen Zunge 7 befestigt ist. Zwischen Haken 15 vorn und hinten auf der Kontaktfeder 10 und Laschen 17 seitlich an der Kontaktfeder 10 ist eine Bimetallschnappscheibe 16 lose gehalten.

An der Unterseite des Trägers 1 ist ein Dickschichtwiderstand 18 angeordnet, welcher üblicherweise die Gestalt einer flachen, beschichteten Keramikplatte hat.
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Seine beiden starren Anschlußfahnen 20, 21 führen in entgegengesetzte Richtungen vom Widerstand fort und sind mit den Anschlußfahnen 2 bzw. des Schutzschalters verlötet.

Der Träger 1 besitzt eine von unten nach oben durchgehende Durchbrechung 19, durch welche die im Widerstand 18 erzeugte ohmsche Wärme zur Kontaktfeder 10 und zur Schnappscheibe gelangen kann.

Bei eingebautem und geschlossenem Schalter fließt der Strom weit überwiegend über die Schaltkontakte 11 und 12 und nur zu einem geringen Teil über den Widerstand 18. Spricht jedoch der Schalter an und öffnet, dann fließt der Strom nur noch über den Widerstand 18, dieser heizt sich auf und gibt soviel Wärme an die Schnappscheibe 16 ab, daß diese oberhalb ihrer Schalttemperatur bleibt, solange der Strom durch den Widerstand 18 nicht unterbrochen wird.

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Claims (10)

T 9 Q1 1 DR. RUDOLF BAUER · DIPL.-ING. HELMUT HUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRICH TWELMEIER WESTLICHE 2S-31 (AM LEOPOLDPLATZI D-7530 PFORZHEIM (West-gebmany) β (0 72 31) 10 22 90/70 · TELEGRAMME: PATMARK 20. August 1982 III/Be Limitor AG., Zürich (Schweiz) " Bimetallschutzschalter " Patentansprüche:

1.J Bimetallschutzschalter, welcher bei überschreiten einer vorgewählten Temperatur durch ein Bimetallelement geöffnet und durch eine rückstellbare Halteeinrichtung in geöffnetem Zustand gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung ein ohmscher Widerstand (18) ist,welcher den Schalter überbrückt.

2. Bimetallschutzschalter nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (19) ein Dickschichtwiderstand ist.

3. Bimetallschutzschalter nach Anspruch 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (10) mit dem beweglichen Schaltkontakt (11) und der ruhende Schaltkontakt (12) des Bimetallschutzschalters auf der einen Seite eines elektrisch isolierenden Trägers (1)

angeordnet sind.

4. Bimetallschutzschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (18) auf der gegenüberliegenden Seite des isolierenden Trägers (1) angeordnet ist und daß dieser zwischen dem Widerstand (18) und der Kontaktfeder (10) durchbrochen ist.
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5. Bimetallschutzschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement (16) eine Schnappscheibe ist.

6. Bimetallschutzschalter nach Anspruch 5, d a durch gekennzeichnet,

daß die Schnappscheibe (16) durch Haken (15), Laschen (17) oder dgl. Halterungen auf der Oberseite oder Unterseite der Kontaktfeder (10) gehalten ist.

7. Bimetallschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder selbst das Bimetallelement ist.

8. Bimetallschutzschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (18) an den

Anschlußfahnen (2,3) bzw. -stiften des Bimetallschutzschalters befestigt ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Bimetallschutzschalters mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußfahnen (2,3) zunächst einstückig zusammenhängend im isolierenden Träger (1) fixiert und anschließend - z.B. durch einen Stanzvorgang - voneinander getrennt werden, und daß danach der Widerstand (18) an den Anschlußfahnen (2,3) bzw. -stiften befestigt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9 zur Herstellung eines Bimetallschutzschalters gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußfahnen (2,3) bzw. -stifte im Bereich der Durchbrechung (19) des Trägers (1) voneinander getrennt werden.