DE3323669A1

DE3323669A1 - Thermostatischer schalter

Info

Publication number: DE3323669A1
Application number: DE19833323669
Authority: DE
Inventors: Tore B. 60195 Roselle Ill. Hanseen; Chester S. 60126 Elmhurst Ill. Zwirek
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1982-07-12
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1984-01-12
Also published as: US4408178A; FR2530070A1; GB2124030A; JPS5931536A; AU1523883A; GB8315161D0

Description

* · mm*

W.28961/83 20/Ne

The Singer Company,

Stamford, Connecticut (V.St.A.).

Thermostatischer Schalter.

Die Erfindung bezieht sich auf eine auf Temperatur ansprechende Schalteinrichtung.

Um die Wirtschaftlichkeit bzw. den Treibstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen zu verbessern, ist es erwünscht, das Kühlgebläse lediglich dann in Tätigkeit zu setzen, wenn die Umgebungsbedingungen derart sind, daß sonst nicht genügend Wärme abgeführt wird. Wenn die Temperatur des Kühlers oder der Maschine einen gegebenen Wert erreicht, schließt ein auf Temperatur ansprechender Schalter, um dadurch den Gebläsemotor mit Strom zu versorgen, bis die Temperatur auf ein akzeptables Niveau fällt, Zufolge verschiedener Bemessungsvorschriften ist der thermostatische Schalter selbst nicht in der Lage, die elektrische Last des Gebläsemotors zu schalten. Dies bedeutete bislang, daß ein relaisbetätigter Schalter erforderlich war. Demzufolge erregte der thermostatische Schalter das Relais, welches sodann den Motorstromkreis schloß.

Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, einen

auf Temperatur ansprechenden Schalter zu entwickeln, welcher die Fähigkeit besitzt, eine induktive Last, insbesondere eine induktive Motorlast zu bewältigen, und auf der anderen Seite klein genug ist, so daß er an einem Maschinenblock oder einem Kühler o.dgl. befestigt werden kann.

Gelöst wird dieses Problem durch eine Schaltung nach den Ansprüchen.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird zweckmäßigerweise mit Freon gefüllt und mit Hilfe des Gewindes in den Maschinenblock oder den Kühler eingeschraubt. Ein Kunststoffgehäuse ist an dem Messingkörper befestigt und weist einen Federsitz auf, wobei der Federsitz auf ortsfeste Anschlüsse mittels einer zusammengedrückten Feder gepreßt wird. Der Sitz weist eine Bohrung auf, welche einen Zapfen aufnimmt, welcher von einem Membrankissen vorsteht, wobei ein Kontaktring zwischen dem Kissen und dem Sitz untergebracht ist. Das Kissen wird durch eine Membrane bewegt, welche zwischen dem Körper und dem Gehäuse mit einer Dichtscheibe angeordnet ist, und zwar auf der dem Kissen gegenüberliegendi Seite der Membran. Wenn das Freon in dem Messingkörper den Verdampfungspunkt erreicht, beginnt es zu verdampfen und eine Kraft auf die Membran auszuüben, die wiederum 5 das Kissen gegen die Kraft der Feder betätigt, wodurch die Temperatur festgelegt ist, bei welcher der Kontaktring die Anschlüsse überbrückt. Die Anordnung ist kompakt und kann mit geringen Kosten hergestellt werden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine Längsquerschnittsansicht durch

einen Schalter gemäß der Erfindung. Fig. 2 ist eine Seitenansicht. FitT. 3 ist eine schaubildliche Darstellung der

5 einzelnen Teile der Einrichtung in räum-

lieh getrennter Lage voneinander.

Die Schalteinrichtung weist einen Messingkörper 10 mit einem zylindrischen Gewindeteil 1? auf, der in ein entsprechendes Innengewinde eines Maschinenblocks oder eines Kühlers eines Kraftfahrzeuges eingeschraubt werden kann. Der Körper 10 weist außerdem einen aus sechs Einzelflächen gebildeten Abflachungsteil 14 auf, welcher ermöglicht, daß ein Schraubenschlüssel verwendet werden kann, um die Einheit in den Kühler oder den Motorblock einzuschrauben. Ein Hohlraum oder eine Kammer 16 im Innern des Messingteils führt zu einer ringförmigen Oberfläche 18, auf welcher eine Dichtscheibe 20 aufruht. Eine Kunststoffmembrane 2 2 ist zwischen der Dichtscheibe 20 und der ringförmigen Fläche 18 des Gehäuses 24 angeordnet.

Das Gehäuse 24 weist eine Schulter 26 auf, über deren Rand der Messingkörper gepreßt ist, wie dies bei 28 gezeigt ist, um das Schaltergehäuse 24 fest an die Membrane 22 anzulegen. Zwei elektrische Anschlüsse 29 sind im Gehäuse 24 vorgesehen. Jeder Anschluß 29 weist einen Kontakt 30 an der Innenseite einer 90 -Biegestelle auf, so daß die gebogenen Teile in eine mittige Öffnung 32 hineinragen bzw. über dieser angeordnet ist, um den Federsitz 34 aufzunehmen und die Bewegung des Sitzes unter der Vorspannung der Feder 36 zu begrenzen, wenn diese zwischen dem Sitz und dem Ende des Hohlraums im Gehäuse zusammengedrückt wird. Der längere Teil jedes Anschlusses 29 ragt durch je einen zusammenwirkenden Schlitz in dem Gehäuse hindurch, wobei Ohren 3 8 so gebildet sind, um die Anschlüsse mit der Begrenzung des Gehäuses in Eingriff zu bringen und die Anschlüsse an Ort und Stelle festzulegen. Die vorstehenden Vorsprünge des Anschlusses werden selbstverständlich verwendet, um Verbindungen zu einem elektrischen Stromkreis für das Gebläse des Kühlers herzustellen.

Der Federsitz 34 weist eine mittige Öffnung auf,

6» W W WW

welche einen Vorsprung 40 aufnimmt, welcher von der Mitte des Membrankissens 4 2 vorsteht. Ein ringförmiger Kurzschlußteil 4-4 ist zwischen dem Kissen 42 und dem Federsitz bzw. einem Federsitz-Vorsprung angeordnet. Die Länge des Vorsprunges des Federsitzes ist derart, daß, wenn der Sitz an die Kontakte 30 anschlägt, der Kurzschi ring 44 im Abstand von den Kontakten 30 angeordnet ist. Es wird bemerkt, daß am Umfang des Ringes eine vorstehende Lippe ausgebildet ist, welche den Kontakt mit den festen Kontakten 30 herstellt, wenn sich das Membrankissen 4 2 entgegen der Vorspannung durch die Feder weit genug bewegt hat, um den Kontakt herzustellen.

Die Kammer 16 ist mit einer auf Temperatur ansprechenden Flüssigkeit gefüllt. Es handelt sich hierbei vorzugsweise um eine Kühlfüllung, welche einen Siedepunkt aufweist, welcher unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei welcher der Schalter schalten soll. Jedoch liegt die Siedetemperatur oberhalb der Raumtemperatur, so daß die Füllung der Kammer unter normalen Betriebsbedingungen möglich ist. Nachdem die Kammer mit der Flüs sigkeit gefüllt worden ist, werden der Abdichtungsring, die Membran und das Schaltgehäuse an Ort und Stelle gebracht, um eine komplette Einheit zu bilden, welche das Membrankissen mit einschließt. Der Messingkörper wird 5 sodann um das Schaltgehäuse herumgelegt, um die Anordnun zu vervollständigen. Die Kühlflüssigkeit weist eine relativ geringe Druckänderung auf, wenn die Temperatur bis zum Siedepunkt der Kühlflüssigkeit erhöht wird. Bei Verwendung einer R113-Freonfüllung beträgt der Siedepunk 48° C (117,6° F). Von diesem Punkt an erhöht sich der Dampfdruck in der Kammer um ungefähr 0,27 Kilopond/Grad, es handelt sich hierbei um einen relativ steilen Anstieg des Dampfdruckes. Die Kraft der Feder 36 wird so ausgewählt, um die gewünschte Temperatur für den Betrieb 5 des Schalters zu erreichen. Falls beispielsweise der

Schalter im Temperaturbereich von 180 bis 190° oder aber zwischen 82 und 88 C schließen soll, wird die Federkraft so ausgewählt, daß sie gleich derjenigen Kraft ist, die auf die Membrane bei dieser Temperatur einwirkt. Um dies auf eine einfache Aussage zu bringen, kann man bei einer

2 Oberfläche der Membran von ungefähr 6,4 5 cm von einer Druckerhöhung in der Größenordnung von 15,9 bis 18,2 Kilopond ausgehen, und demzufolge muß die Feder so ausgewählt werden, daß sie diese Kraft ausübt. Falls eine höhere Betriebstemperatur erwünscht wird, muß die Federkraft erhöht werden. Falls es erwünscht ist, daß der Schalter bei einer Temperatur in Tätigkeit tritt, die niedriger als der Siedepunkt des verwendeten Kühlmittels ist, muß das Kühlmittel durch ein solches ersetzt werden, dessen Siedepunkt niedriger als die gewünschte Betriebstemperatur ist.

Es ist bereits erwähnt worden, daß die Kammer 16 mit dem Kühlmittel gefüllt wird. Dies ist einfach und praktisch leicht durchführbar, falls jedoch irgendein Lufteinfluß vorhanden wäre, würde dies das Betriebsverhalten nicht nachteilig beeinflussen. Der Vorteil der Füllung der Kammer ist darin zu sehen, daß irgend-. eine Leckage im Laufe der Zeit den Schaltvorgang nicht nachteilig beeinflußt. Das einzige was notwendig ist, daß etwas Kühlmittel im flüssigen Zustand bei der Betriebstemperatur verbleibt bzw. vorhanden ist. Auf diese Art und Weise kann ein beträchtlicher Verlust im Kühlmittel toleriert werden, ohne dal⁵· das Schaltvermögen darunter leidet.

Um eine gute Schalterlebensdauer sicherzustellen und das Schmelzen der Kontakte auf ein Minimum zu verringern, sollte sowohl der Kurzschlußring als auch die ortsfesten Kontakte mit einer Silberschicht überzogen Sein. Das meiste der Federkraft ist nützlich einsetzbar, um irgendeinen Kontaktschmelzvorgang zu unterbrechen,

wenn dies auftreten sollte. Ein vSchalter gemäß der Erfindung hat eine Belastungslebensdauer von 100 000 Arbeitszyklen mit einer induktiven Last von 12,5 A bei IU Volt Gleichsüannung gezeigt. Falls die Stromstärke verringert wird, erhöht sich die Lebensdauer.

Die Membran besteht vorzugsweise aus einer Polyimidfolie und muß nicht vorgeformt werden. Nach dem Zusammenbau ist es jedoch erwünscht, die Membran zu konditionieren, indem sie einer Temperatur von ungefähr 149° C (300^c F) ausgesetzt wird , wodurch der Membrane eine Vorspannung erteilt wird und unter der nachfolgenden Beanspruchung ein stabileres Verhalten zeigt.

Claims

WIEGAND NIEMÄNN*

PATENTANWXLTE

European Patent Attorn·/«

W.28961/83 20/Ne

Patentansprüche

MÖNCHEN DR. M. KOHlER OR. E WIEGAND t 0932-1980)

HAMBURG DtPL-ING. J. GlAESER DIPL-ING. W. NIEMANN t (1937-1982)

KONKSSTRASSE 28

D-2000 HAMBURG 50

TElEFON (0X0) 381233 TELEGRAMME: KARPATENT TElEX 212979 KARP D

30. Juni 1983

Auf Temperatur ansprechende Schalteinrichtung, aufweisend einen wärmeleitenden Körper oder Teil, ein an dem Körper befestigtes Schaltgehäuse, eine Membrane zwischen dem Gehäuse und dem Körper, eine Kammer in dem Körper an der einen Seite der Membran, eine Schalteinrichtung in dem Gehäuse, ein die Schalteinrichtung betätigendes Membrankissen an der anderen Seite der Membran, eine der Bewegung des Kissens entgegenwirkende Feder, um den Schalter im Ansprechen auf den sich erhöhenden Druck in der Kammer zu betätigen, und eine auf Temperatur ansprechende Füllung in der Kammer, wobei es sich um fließfähiges Material oder eine Flüssigkeit handelt, welche einen Siedepunkt unterhalb derjenigen Temperatur hat, an welcher der Schalter betätigt wird, und wobei die Füllung sich im flüssigen/dampfförmigen Zustand bei der die Schalteinrichtung betätigenden Temperatur befindet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

net, daß der Körper (10) aus Metall ist und ein Gewindeteil (12) und abgeflachte Teile (14) zur Aufnahme eines Schraubenschlüssels vorgesehen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daft der Körper (10) eine ringförmige Oberfläche (18) aufweist, welche dem Gehäuse (24) zugewandt ist, der Rand teil der Membran (22) auf der ringförmigen Fläche auflieg eine Abdichtung (20) zwischen der Membran (22) und der ringförmigen Oberfläche vorgesehen ist und das Gehäuse (24) einen nabenförmigen Teil (26) aufweist, wobei der Körper über diesen nabenförmigen Teil greift oder gepreßt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (36) gegen einen Federsitz (34) wirkt, ein Paar von Kontakten (29) die Bewegung des Sitzes (34) in Richtung auf die Membran begrenzt, das Kissen (42) mit dem Sitz (34) in Eingriff bringbar und bewegbar ist, um den Sitz auf die Kontakte (29) zuzubewegen, wenn der auf die Membran einwirkende Druck die Feder überwindet, und daß ein an dem Kissen (42) gehaltertes Kurzschlußelement (44) mit den Kontakten (29) in Eingriff bringbar ist, um einen elektrischen Stromkreis zu schließen.