DE3232511A1 - Zustandsabfuehlschaltvorrichtung, thermostat und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Mansfield, Ohio 44907, V.St.A.

Zustandsabfühlschaltvorrichtung, Thermostat und Verfahren

zu dessen Herstellung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Zustandsabfühlschaltvorrichtungen und betrifft insbesondere einen verbesserten Schalter für Thermostaten od.dgl. und mit solchen Schaltern ausgerüstete Thermostaten.

Therittostat-Schaltvorrichtungen, die denen nach der Erfindung gleichen, sind bekannt. Beispiele solcher Schaltvorrichtungen finden sich In den US-PSen 3 170 998 und 4 166 995, die den einschlägigen Stand der Technik darstellen und insbesondere die Arbeitsweise solcher Schalter zeigen. Diese bekanntpn Schalter sind schwierig übereinstimmend herstellbar, insbesondere wenn niedrige Temperaturdifferenzen verlangt werden. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich häufig, wenn solche Vorrichtungen über eine extrem große Anzahl von Betriebsspielen ohne Ausfall aufgrund von Kontaktverschlechterung oder -verschweißung funktionsfähig bleiben müssen.

Die Erfindung schafft eine verbesserte Schaltvorrichtung, die in der Lage ist, in Thermostaten od.dgl. eine sehr große Anzahl von Schaltspielen ohne Kontaktausfall oder -verschweißung auszuführen. Weiter kann dieses verbesserte Betriebsverhalten in Vorrichtungen erzielt werden, die mit niedrigen Temperaturdifferenzen arbeiten.

In der dargestellten Ausführungsform ist eine Schnappkontakttragvorrichtung vorgesehen, die keinen nennenswerten Biegemomenten ausgesetzt ist, so daß die Kontakttragarme als im wesentlichen starre Teile arbeiten. Deshalb gibt es wenig oder keine Federung in dem Tragsystem, und es werden wirksame Scherkräfte erzeugt, um jedwede Verschweißungen, die zwischen den Kontakten auftreten können, zu durchbrechen.

Weiter gestattet die steife Schaltvorrichtung das übereinstimmende Herstellen von Thermostaten od.dgl. mit kleinen Betriebsdifferenzen, selbst wenn die Betätigungskräfte relativ klein sind. In der dargestellten Ausführungsform ist ein erster .Schaltarm fast gänzlich Druckkräften und keinen nennenswerten Biegekräften ausgesetzt, und ein zweiter Schaltarm ist im wesentlichen nur Zugkräften ausgesetzt. Der erste Arm besteht aus relativ dünnem Material und ist mit relativ tiefen Flanschen versehen, die ihm eine maximale Steifigkeit geben. Eine integrale Gelenkvorrichtung ist an einem Ende des ersten Arms durch Wegschneiden einer ausreichenden Menge des Armmaterials vorhanden, so daß das dünne Material des Arms eine gelenkige Biegebewegung gestattet, und zwar mit relativ geringem Widerstand gegen diese Bewegung.

Der zweite Arm kann, weil er fast gänzlich Zugkräften ausgesetzt ist, relativ flexibel sein, ohne daß es zu einem unerwünschten Biegen kommt. Da jedoch der bewegliche Kontakt an dem zweiten Arm befestigt ist und eine Kontaktfläche bildet, die gegenüber der Ebene des Arms versetzt ist, kann der Arm, wenn Verschweißungen auftreten, sich bis zu einem gewissen Grad biegen, um eine Rollbewegung zwischen den Kon-

takten zu erzeugen, die in Kombination mit den verfügbaren Scherkräften jedwede Verschweißungen,die zwischen den Kontakten vorhanden sind, durchbricht.

Weiter ist die Geometrie so gewählt, daß die Wahl von im wesentlichen jeder gewünschten Betriebstemperaturdifferenz für einen bestimmten Kontaktspalt möglich ist. Da sich die Tragarme nicht bis zu irgendeinem nennenswerten Grad biegen, wird die Temperaturdifferenz der Vorrichtung fast gänzlich durch die Präzision bestimmt, mit der das Gelenk zwischen den Schenkeln des bistabilen Federsystems positioniert ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Vorrichtung so ausgebildet, daß durch das Positionieren dieses Gelenks die gewünschte Betriebstemperaturdifferenz erzeugt wird. Das wird erreicht, indem die Lage der Eichschraube in bezug auf die Steifigkeit des Federsystemschenkels, der sie berührt, so gewählt wird, daß die Bewegung des Gelenks auf eine Weise gesteuert wird, die zu der gewünschten Temperaturdifferenz führt. Wenn beispielsweise größere Temperaturdifferenzen verlangt werden, wird die Eichschraube näher bei der Körperbefestigungssäule angeordnet, und, wenn kleinere Temperaturdifferenzen verlangt werden, wird das Gelenk an einem Punkt angeordnet, der von der Körperb'efestigungssäule weiter entfernt ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in der die Temperaturabfühlvorrichtung eine Differentialexpansionsfühlerbaugruppe ist,

Fig. 2 in Draufsicht den ersten Tragarm vor der Befestigung des zweiten Tragarms an demselben,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht des Tragarms in

Fig. 2,

Fig. 4 in einer Längsschnittansicht eine aus dem

ersten Tragarm und dem zweiten Tragarm bestehende Unterbaugruppe vor dem Eingriff des Federsystems, das die Unterbaugruppe bistabil macht,

Fig. 5 in Draufsicht den zweiten Arm,und

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Thermostaten, der

ein Bimetallblatt-Temperaturabfühlelement enthält.

In Fig. 1 ist die Schalterbaugruppe 10 in Kombination mit einem als Fühler ausgebildeten thermischen Stellantrieb 11, d.h. in einer Thermostatkombination dargestellt. Der Stellantrieb 11 enthält ein Glasrohr 12 und einen metallischen Stab 13, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, so daß eine Relativbewegung zwischen dem Schalterkörper 14 und dem benachbarten Ende 16 der Stange bei Änderungen der Temperatur der Fühlerelemente erzeugt wird. Diese Relativbewegung kann benutzt werden, um den Schalter auf vorbestimmte Weise zu betätigen, wie im folgenden beschrieben. Eine ausführlichere Beschreibung eines solchen Fühlers findet sich in der US-PS 3 732 518.

Die Schalterbaugruppe 10 enthält den Körper 14, der in der dargestellten Ausführungsform aus übereinander angeordneten Teilen besteht. An dem Körper 14 ist ein erster freitragender Arm oder Träger 17 befestigt, und ein zweiter Arm 18 erstreckt sich längs des ersten Arms 17 zurück. Der zweite Arm 18 ist an einer Stelle 19 an dem ersten Arm 17 an dem freien Ende desselben und an diesem flächig anliegend angeschweißt. An dem freien Ende des zweiten Arms 18 ist ein beweglicher

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Kontakt 21 befestigt. Der bewegliche Kontakt 21 ist an den Armen 17 und 18 so angebracht, daß er mit dem festen Kontakt 22, der an einem an dem Körper 14 befestigten Tragarm 23 angebracht ist, in Berührung kommen und sich von ihm trennen kann. Eine erste Klemme 24 ist über die Arme 17 und 18 mit dem beweglichen Kontakt 21 elektrisch verbunden, und eine zweite Klemme 26 ist mit dem festen Kontakt 22 elektrisch verbunden. Elektrischer Durchgang besteht zwischen den Klemmen, wenn die Kontakte geschlossen sind, wie dargestellt, und die Klemmen sind elektrisch getrennt, wenn die Kontakte offen sind.

Eine Eichschraube 27, die in eine Tragplatte 28 eingeschraubt ist, ist mit einem elektrisch nichtleitenden Endteil 29 versehen, das eine Seite eines Mittelschenkels 31 des ersten Arms 17 berührt, um den Schenkel 31 zum Eichen des Thermostaten einstellbar zu positionieren.

Ein Mittelschenkelfederteil 32 des zweiten Arms 18 greift an seinem Ende an dem Mittelschenkel 31 des ersten Arms 17 an, um ein bistabiles Federsystem zu erzeugen, das bewirkt, daß sich der bewegliche Kontakt mit einer Schnappbewegung zwischen der offenen und geschlossenen Stellung hin- und herbewegt .

Das Stabende 16 ist mit einem freitragenden Federteil 33 verbunden, das seinerseits ein elektrisch nichtleitendes Schalterbetätigungsstück 34 trägt. Das Schalterbetätigungsstück 34 berührt seinerseits das äußere Ende der beiden Arme 17 und 18 und bewegt sie in Fig. 1 vertikal, um die Schnappbewegung des Schalters bei Temperaturänderungen der Fühlerbaugruppe 11 zu bewirken.

Die Form und der Aufbau des ersten Arms oder Trägers 17 sind am besten in Fig. 2 zu erkennen. Dieser Arm ist mit einem Befestigungsteil 36 versehen, das eine zentrale öff-

nung 37 hat, die gestattet, den Arm freitragend in dem Stapelteil des Körpers 14 zu befestigen. Gemäß Fig. 2 ist der Arm ausgeschnitten worden, um den zentralen Schenkel 31 und zwei Seitenschenkel 38 und 39 zu schaffen, die sich mit Abstand längs der entgegengesetzten Seiten des Mittelschenkels erstrecken. Die Seitenschenkel 39 sind an ihren inneren Enden durch den Befestigungsteil 36 und an ihren äußeren Enden durch einen Querverbindungsteil 41 miteinander verbunden. Zwischen dem Befestigungsteil 36 und den Seitenschenkeln 38 und 39 befindet sich ein gelenkiger Abschnitt, der den Seitenschenkeln gestattet, um eine bei 42 dargestellte Gelenkmittellinie zu schwenken. Das Material der Schenkel längs der Gelenkmittellinie ist in beträchtlichem Ausmaß weggeschnitten, so daß das relativ dünne Metall, aus dem der erste Arm 17 hergestellt ist, sich in einer gelenkigen Bewegung an der Gelenkmittellinie 42 biegen kann, wobei dieser gelenkigen Biegebewegung relativ geringer Widerstand entgegengesetzt wird.

Jenseits der Gelenkmittellinie 42 sind die Seitenschenkel 38, 39 mit relativ tiefen Seitenflanscheh 43 versehen, die die Seitenschenkel 38 und 39 im wesentlichen steif machen. Diese Flansche erstrecken sich auch längs des Querverbindungsteils 41, um diesen ebenfalls zu versteifen. Infolgedessen ist der Arm 17 ein steifes Teil, das schwenkbeweglich längs einer Gelenkachse 42 befestigt ist. Der Mittelschenkel 31 ist um dieselbe Gelenkmittellinie schwenkbeweglich und mit einem sich quer erstreckenden Endteil 44 (Fig. 3) versehen, das eine Queröffnung 46 enthält, in die in der zusammengebauten Vorrichtung das Ende des Mittelschenkels 32 einfaßt. An dem Mittelschenkel 31 sind ebenfalls Seitenflansche 47 gebildet, um dessen Steifigkeit zu vergrößern. Ein Anschlagteil 48 ist aus dem Mittelschenkelmaterial ausgeschnitten und erstreckt sich unter einem Winkel abwärts, wie es am besten in Fig.3 zu erkennen ist, um einen Anschlag zu bilden, der die Bewegung des beweglichen Kontakts 21 in Richtung weg von dem

festen Kontakt 22 begrenzt und den maximalen Abstand zwischen denselben, wenn der Schalter geöffnet ist, festlegt.

Zwei Schweißvorsprünge 49 sind an dem Querverbindungsteil 41 vorgesehen, die die Lage der Schweißverbindung zwischen den beiden Armen 17 und 18 festlegen. Ein Paßloch 51 wirkt mit einem gleichen Paßloch 52 in dem zweiten Arm 18 zusammen, um die beiden Arme genau zu positionieren, wenn diese während des Zusammenbaues der Vorrichtung zusammengeschweißt werden.

Der Aufbau des zweiten Arms 18 ist am besten in Fig. 5 zu erkennen. Dieser Arm besteht ebenfalls aus relativ dünnem Metall und ist ausgeschnitten worden, um den Mittelschenkel 32 zu schaffen, der sich mit Abstand zwischen gleichen, aber entgegengesetzten Seitenschenkeln 53 und 54 erstreckt. In diesem Fall sind die Seitenschenkel 53 und 54 an ihren Enden mit einem Befestigungsteil 56 verbunden, der in der zusammengebauten Vorrichtung mit den SchweißvorSprüngen 4 9 verschweißt ist. Das Material der Seitenschenkel ist an einer Stelle 57 ausgeschnitten, um wieder einen kleineren Querschnitt zu schaffen, so daß das freie Ende des zweiten Arms sich in einer gelenkigen Bewegung um eine Biegelinie 58 biegen kann. Der bewegliche Kontakt 21 ist an dem entgegengesetzten Ende im wesentlichen neben dem Ende des Mittelschenkels 32 befestigt. Das freie Ende des Mittelschenkels 32 ist mit einem Vorsprung 59 versehen, der so bemessen ist, daß er in die Öffnung 46 in dem Mittelschenkel 31 des ersten Arms 17 paßt.

Die Unterkombination, die aus den beiden Armen 17 und 18 besteht, ist in Fig. 4 dargestellt. In dieser Unterkombination ist der Arm 18 mit dem an ihm befestigten beweglichen Kontakt 21 mit der Unterseite des ersten Arms 17 an den Schweißvorsprüngen 49 verschweißt. Nach diesem Verschweißen sind die Enden der Arme in gegenseitiger flächiger Berührung. Außerdem wird nach dem Verschweißen der Mittelschenkel 32, der

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anfänglich gerade und nach unten geneigt ist, wie es mit ausgezogenen Linien dargestellt ist, in die mit gestrichelten Linien dargestellte Stellung gebogen, und der Endvorsprung 59 wird in den Schlitz 46 in dem Mittelschenkel des ersten Arms 17 eingesetzt. Dadurch werden die äußeren Schenkel 38 und 39 des ersten Arms 17 unter Druck und die äußeren Schenkel 53 und 54 des zweiten Arms 18 unter Zug gesetzt und es wird ein bistabiles Federsystem erzeugt, wenn die Unterbaugruppe in den Schalterkörper 14 mit dem Fühler und der Eichschraube eingebaut wird.

Die Eichschraube 27 wird dann eingestellt, um das Gelenk an der Stelle 60 zwischen den beiden Mittelschenkeln richtig zu positionieren, so daß, wenn die gewünschte Temperatur zum öffnen der Kontakte erreicht wird, die Relativposition zwischen dem äußeren Ende der beiden Arme, wie durch die Position des Betätigungsstückes 34 festgelegt, mit Bezug auf das Gelenk zwischen den beiden Mittelschenkeln, wie durch die Position der Eichschraube festgelegt, bewirkt, daß sich der bewegliche Kontakt 21 aus der dargestellten geschlossenen Stellung in einem Schnappvorgang in seine offene Stellung an dem Anschlag 48 bewegt. Anschließend, wenn der Fühler die zweite Betriebstemperatur (die Schließtemperatur) erreicht, wird der Schalter mit dem Schnappvorgang wieder geschlossen, und die beiden Kontakte 21 und 22 sind dann wieder in Berührung. Die Bewegung, die durch den Fühler erzeugt wird, wenn dieser die Schließtemperatur erreicht, bewirkt in Fig. 1 die Abwärtsbewegung des Betätigungsstückes und die entsprechende Abwärtsbewegung des äußeren Endes der beiden Arme, was wieder einen instabilen Zustand hervorruft, der durch die Beziehung zwischen der Position des äußeren Endes der Arme und dem Gelenk 60 zwischen den beiden Schenkeln bestimmt wird.

Weil der erste Arm 17 mit tiefen Flanschen versehen ist, ist dieser Arm sehr steif, obgleich er aus relativ dünnem Material hergestellt ist, und in der Lage, die auf ihn ausgeübten

Druckkräfte ohne jede nennenswerte Materialbiegung auszuhalten. Diese fehlende Materialbiegung ist außerdem ein Ergebnis eines Aufbaus, in welchem die Ebenen.der beiden Arme sich an einer Stelle schneiden, die sich im wesentlichen neben dem Berührungspunkt mit dem Betätigungsstück befindet. Wenn beispielsweise das Gelenk zwischen den beiden Armen 17 und 18 gegenüber der Ebene des Arms 17, der unter Druck steht, versetzt wäre, so würde ein Biegemoment auf den Arm

17 ausgeübt werden, das bestrebt sein würde, diesen zu biegen. Solche Biegemomente sind jedoch in der Vorrichtung nach der Erfindung in keinem nennenswerten Ausmaß vorhanden, und der Arm 17 wirkt als ein steifes Teil und biegt sich nicht.

Andererseits steht der Arm 18 unter Zugspannung, und es wird kein nennenswertes Biegemoment auf ihn ausgeübt, ausgenommen dann, wenn es notwendig ist, um eine Verschweißung zwischen den Kontakten zu durchbrechen. Dieses Biegemoment resultiert aus der Tatsache, daß die Pläche des beweglichen Kontakts 21, wo Verschweißungen auftreten, gegenüber der Ebene des Arms

18 um eine Strecke versetzt ist, die gleich der Dicke dieses Kontakts ist. Das Biegen unterstützt in diesem Fall das Zerbrechen der Verschweißungen und unterstützt das fortgesetzte richtige Arbeiten des Schalters, weil es eine Rollbewegung zwischen den Kontakten erzeugt, die das Durchbrechen jedweder Schweißungen, die zwischen ihnen vorhanden sein könnten, tatsächlich unterstützt.

Weiter gibt es bei diesem Aufbau einen guten Wischvorgang zwischen den Kontakten, da die Geometrie so gewählt ist, daß, wenn das freie Ende des Arms gehoben wird und sich der Öffnungsstellung nähert, der bewegliche Kontakt 21 sich, während er mit dem festen Kontakt 22 in Berührung bleibt, in bezug auf den festen Kontakt in Fig. 1 nach links bewegt, wobei ein Wischvoryang zwischen den Kontakten erzeugt wird. Dieser Wischvorgang führt zu einer großen Verlängerung der Lebens-

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In durchgeführten Tests konnte der dargestellte Schalter 700000 Schaltspiele erfolgreich ausführen, während eine Spannung von 240 V an ihm anlag und ein Strom von 12 A floß. Dieser Thermostat ergab eine Temperaturdifferenz zwischen der öffnungs- und der Schließtemperatur von etwa 5,6-8,3° C (10-15° F). Weiter wurde diese kleine Temperaturdifferenz bei einem relativ großen Spalt in der Größenordnung von 0,20 mm (0.008 inch) zwischen den Kontakten und der Schalteröffnungsstellung erzielt. Mit diesem Spalt kann der Thermostat sicher benutzt werden, um wesentlich höhere Spannungen zu unterbrechen, und er kann beispielsweise in einer Schaltung benutzt werden, in der er eine Spannung in der Größenordnung von 380 V steuert.

Die Möglichkeit des Erzielens einer so langen Lebensdauer ist in großem Ausmaß das Ergebnis des Schaffens eines Aufbaues, in welchem kein nennenswertes Biegen in dem ersten Arm auftritt, so daß große Scherkräfte erzielt werden, die jedwede Verschweißungen zerbrechen, welche zwischen den Kontakten vorhanden sind.

Die Möglichkeit des Erzeugens einer großen Scherkraft zum Zerbrechen von Schweißungen mit einer durch den thermischen Stellantrieb, wie der Fühlerbaugruppe 11, ausgeübten relativ kleinen Kraft ist auf die Kombination zurückzuführen, in der der auf Druck beanspruchte Arm 17 keinen nennenswerten Biegemomenten ausgesetzt und ausreichend steif ist, um jedwedes Biegen zu verhindern, in Kombination mit einem Aufbau, in welchem der Winkel zwischen den beiden Armen klein ist, so daß eine große Kraftvervielfachung erzeugt wird. Der Aufbau ist also so ausgebildet, daß eine auf das freie Ende der beiden Arme ausgeübte relativ kleine Kraft in der Lage ist,

eine Scherkraft zwischen den Kontakten zu erzeugen, die wesentlich größer ist, ohne daß eine nennenswerte Biegung in einem auf Druck beanspruchten Arm verursacht wird.

Gemäß der Erfindung ist es außerdem möglich, relativ große Spalte bei relativ niedrigen Temperaturdifferenzen zu erzielen und einen gegebenen Schalter so auszubilden, daß eine Betätigungstemperaturdifferenz fast jeder Größe bei einem relativ großen Spalt zwischen den Kontakten in der offenen Kontaktstellung erzielt wird. Wenn beispielsweise eine schmalere Temperaturdifferenz für einen bestimmten Kontaktspaltwert verlangt wird, wird der Schalter so aufgebaut, daß die Position 60 der Verbindung zwischen den beiden Mittelschenkeln auf genauere Weise aufrechterhalten wird. Das wird erreicht/ indem entweder die Eichschraube zu einem Ort herausbewegt wird, der näher bei der Verbindung zwischen den beiden Mittelschenkeln an der Stelle 60 ist, so daß diese Verbindungsposition genauer aufrechterhalten wird, oder indem die Steifigkeit des Mittelschenkels 31 durch Vergrößern der Tiefe der Flansche 47 vergrößert wird. Andererseits, wenn eine größere Differenz bei einem bestimmten Spalt verlangt wird, wird der Schalter mit der Eichschraube an einer Stelle versehen, die weiter von der Verbindung an der Stelle 60 zwischen den beiden Mittelschenkeln entfernt ist, oder indem der Mittelschenkel 31 mit niedrigeren Flanschen oder nicht mit Flanschen versehen wird, so daß er biegsamer ist. Es ist deshalb mit der Erfindung möglich, einen Schalter zu schaffen, der einen relativ großen Spalt zwischen den Kontakten in der Kontaktöffnungsstellung hat, und den Schalter an praktisch jede Art von thermischem Stellantrieb oder jede verlangte Temperaturdifferenz anzupassen. Normalerweise wird jedoch bevorzugt, die Eichschraube näher bei der Verbindung zwischen den Schenkeln als bei dem entgegengesetzten Ende des Mittelschenkels 31 anzuordnen.

In der Ausführungsform in Fig. 1, in der der thermische Stellantrieb eine Differentialexpansionsfühlerbaugruppe ist, können relativ große Kräfte bei einem bestimmten Ausmaß an Temperaturänderung erzielt werden, wobei aber die Strecke, auf der der Fühler die Bewegung des äußeren Endes der beiden Arme verursacht, für eine bestimmte Temperaturänderung relativ klein ist. Die dargestellte Schalterbaugruppe ist jedoch' für diesen Typ von Thermostat äußerst geeignet, da die Lage der Eichschraube bezüglich der Länge des Mittelschenkels 31 in Kombination mit der gewählten Steifigkeit dieses Mittelschenkels gestattet, relativ große Spalte durch eine relativ kleine Bewegung des äußeren Endes zu schaffen. In einer solchen Vorrichtung kann eine lange Lebensdauer erzielt werden, und zwar wegen der guten Wischwirkung zwischen den Kontakten und wegen der Möglichkeit der Vorrichtung, ausreichende Scherkräfte zu erzeugen, um ohne weiteres jedwede Verschweissungen, die zwischen den Kontakten auftreten können, leicht zu zerbrechen.

Die Erfindung ist außerdem in Thermostat- oder Zustandsabfühlvorrichtungen äußerst brauchbar, die für eine bestimmte Temperaturänderung keine so große Kraft erzeugen.

Beispielshalber zeigt Fig. 6 eine Ausführungsform, in der der Schalter durch eine Bimetallblattfeder betätigt wird. In einer solchen Vorrichtung hat der Schalter praktisch den gleichen Aufbau. Die thermische Betätigung des Schalters erfolgt aber durch eine freitragend befestigte Bimetallblattfeder 65. Ein Betätigungsstück in Form einer Druckstange 66 ist zwischen dem freien Ende des Bimetallstellantriebs und dem äußeren Ende der Arme 17 und 18 in einer solchen Vorrichtung dort angeordnet, wo relativ kleine, durch Wärme hervorgerufene Kräfte bei einer bestimmten Temperaturänderung verfügbar sind. Der Aufbau des Schalters ermöglicht jedoch einen richtigen Betrieb über einer großen Anzahl von Schalt-

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spielen, weil die Möglichkeit besteht, große Scherkräfte zum Zerbrechen jedweder Verschweißungen, die zwischen den Kontakten vorhanden sein könnten, aufgrund von relativ kleinen Betätigungskräften zu erzeugen, die auf die äußeren Enden der Schaltvorrichtung ausgeübt werden. Weiter ist es auch bei dieser Ausführungsform möglich, im wesentlichen jede gewünschte Betriebstemperaturdifferenz für einen bestimmten Kontaktabstand in dem offenen Zustand durch geeignete Lage der Eichschraube und durch Schaffen der richtigen Steifigkeit des Mittelschenkels 31 festzulegen.

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Claims (16)

Mansfield, Ohio 44907, V.St.A. Patentansprüche :

1. ZustandsabfÜhlschaltvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Körper (14) , durch einen festen Kontakt (22), durch einen beweglichen Kontakt (21), durch eine bistabile Tragvorrichtung für den beweglichen Kontakt, die an dem Körper (14) befestigt ist und den beweglichen Kontakt (21) für dessen Bewegung in und außer Berührung mit dem festen Kontakt in einem Schnappvorgang trägt, wobei die Köntakttragvorrichtung einen ersten, im wesentlichen steifen, langgestreckten Arm (17) aufweist, der an einem Ende mit dem Körper durch ein Gelenk (42) verbunden ist, und einen zweiten langgestreckten Arm (18), der an einem Ende mit dem ersten Arm im wesentlichen an dem anderen Ende des ersten Arms verbunden ist, wobei der bewegliche Kontakt (21) an dem anderen Ende des zweiten Arms (18) befestigt ist, durch eine Federeinrichtung (31, 32), die den ersten Arm unter axialen Druck und den zweiten Arm unter axialen Zug setzt und einen instabilen Zustand erzeugt, wenn die Verbindung zwischen den Armen in einer vorbestimmten Lage ist, und durch eine Zustandsabfühleinrichtung (11; 65), die das Bewegen der Ver-

bindung zwischen den Armen (17, 18) durch die vorbestimmte Position bewirkt und die Kontakte (21, 22) veranlaßt, in einem Schnappvorgang zu öffnen und zu schließen, wobei die Verbindung zwischen den Armen so ausgebildet ist, daß sie das Biegen des ersten Arms (17) unter normaler Belastung desselben verhindert, wodurch der erste Arm als ein an einem Ende angelenkter steifer Balken wirkt, und wobei die Arme (17, 18) so ausgebildet sind, daß sich deren Ebenen unter einem kleinen Winkel schneiden, so daß relativ kleine Kräfte, die auf die Verbindung zwischen den Armen ausgeübt werden, beträchtliche Scherkräfte zwischen den Kontakten (21, 22) zum Durchbrechen von Verschweißungen, die zwischen diesen auftreten, erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (31, 32) einen langgestreckten Schenkel (31, 32) an jedem Arm (17, 18) enthält, die in einem Schenkelgelenk miteinander verbunden sind, wobei der Schenkel (31) des ersten Arms (17) unter Zug steht, und ein Eichelement (27), das den Schenkel (31) des ersten Arms (17) berührt, und das Gelenk einstellbar positioniert, wobei das Eichelement (27) an einer Stelle längs des Schenkels (31) des ersten Arms (17) angeordnet ist, die näher bei dem Gelenk als bei dem entfernten Ende desselben 1st, so daß das Gelenk im Betrieb des Schalters im wesentlichen in einer festen Lage bleibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (17, 18) und die Schenkel (31, 32) jeweils einstückig aus dünnem Metall hergestellt sind und daß relativ tiefe Flansche (43) an dem ersten Arm (17) vorgesehen sind, damit dieser sich wie ein an einem Ende angelenkter steifer Balken verhält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (31) des ersten Arms (17) mit Versteifungs-

flanschen (47) versehen ist, um ein wesentliches Biegen desselben zu verhindern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühleinrichtung (11; 65) auf Wärme anspricht und das Schließen der Kontakte (21, 22) bei einer ersten vorbestimmten Temperatur und das öffnen der Kontakte bei einer zweiten Temperatur, die sich von der ersten Temperatur um eine Temperaturdifferenz unterscheidet, bewirkt, und daß die Federeinrichtung (31, 32) einen langgestreckten Schenkel (31, 32) an jedem der Arme (17, 18) enthält, die in einem Schenkelgelenk miteinander verbunden sind, wobei der Schenkel (31) des ersten Arms (17) unter Zug steht, und ein Eichelement (27), das den Schenkel (31) des ersten Arms (17) berührt und das Gelenk einstellbar positioniert, wobei die Lage des Eichelements längs des Schenkels des ersten Arms in Kombination mit der Steifigkeit dieses Schenkels die Temperaturdifferenz festlegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Armen (17, 18) eine Schweißung ist, die die Arme in gegenseitiger flächiger Anlage direkt miteinander verbindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arm (18) eine Gelenkeinrichtung (58) im wesentlichen neben der Verbindung zwischen den Armen (17, 18) bildet.

8. Thermostat mit einem Schalter und einem thermischen Stellantrieb, der den Schalter auf Temperaturänderungen hin betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10) einen festen Kontakt (22) und einen beweglichen Kontakt (21) hat, einen ersten Arm (17) , der an einem Ende gelenkig befestigt ist, einen zweiten Arm (18), eine Halterung, die den zweiten Arm mit dem anderen Ende des ersten Arms in flächiger Beruh-

rung verbindet, wobei der bewegliche Kontakt (21) an dem zweiten Arm (18) an einer Stelle befestigt ist, die Abstand von der Halterung hat, und eine bistabile Federeinrichtung (31, 32), die einen der Arme unter Druck und den anderen Arm unter Zug setzt und bewirkt, daß sich die Kontakte (21, 22) in einem Schnappvorgang öffnen und schließen, wobei der erste Arm und der zweite Arm in Ebenen liegen, die sich im wesentlichen an der Halterung schneiden, und wobei der thermische Stellantrieb (11; 65) mit den Armen im wesentlichen an der Halterung verbunden ist, wodurch der erste Arm (17) im wesentlichen frei von Biegemomenten ist.

9. Thermostat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Ebenen der Arme (17, 18) klein ist und das der thermische Stellantrieb (11; 65) eine Kraft auf die Arme im wesentlichen rechtwinkelig zu den Ebenen ausübt.

10. Thermostat nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Arm (17) unter Druck und der zweite Arm (18) unter Zug steht und daß der erste Arm mit Versteifungsvorrichtungen (17) versehen ist, die bewirken, daß sich der erste Arm wie ein an einem Ende angelenkter starrer Balken verhält.

11. Thermostat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Arm (17) aus relativ dünnem Metall hergestellt ist, das mit einem reduzierten Querschnitt versehen ist, um die gelenkige Befestigung zu schaffen.

12. Thermostat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsvorrichtungen relativ tiefe, sich axial erstreckende Flansche (43) sind, die jedwede nennenswerte Biegung des ersten Arms (18) unter normaler Belastung verhindern.

13. Thermostat nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arm (18) an dem ersten Arm (17) im wesentlichen neben der Halterung gelenkig abgestützt ist.

14. Thermostat nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (31, 32) ein Elchelement (27) enthält, das die Betriebstemperatur des Thermostaten justierbar eicht.

15. Verfahren zum Herstellen eines Thermostaten mit einer gewünschen Betriebstemperaturdifferenz, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Herstellen eines Schalters, der einen steifen ersten Arm hat, welcher an einem Ende angelenkt ist, und einen zweiten Arm, der mit dem ersten Arm an dessen anderem Ende gelenkig verbunden ist; Versehen der Arme mit zugeordneten integralen Schenkeln, die in einem Schenkelgelenk miteinander verbunden sind; Beanspruchen des ersten Arms auf Druck und des zweiten Arms zusammen mit dem Schenkel des ersten Arms auf Zug; Vorsehen einer thermischen Abfühleinrichtung zum Bewegen der miteinander verbundenen Endender Arme auf Temperaturänderungen hin; und Vorsehen eines Eichelements, mittels welchem das Gelenk einstellbar positionierbar ist, und Wählen der Position des Eichelements über der Länge des Schenkels des ersten Arms in Beziehung zu der Steifigkeit dieses Schenkels, um die gewünschte Temperaturdifferenz festzulegen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Versehens des Schalters mit einem festen Kontakt und einem beweglichen Kontakt, der an dem freien Ende des zweiten Arms befestigt ist, und Begrenzen der Bewegung des beweglichen Kontakts in einer Richtung weg von dem festen Kontakt auf eine vorbestimmte Strecke.