DE3327311C2

DE3327311C2 - Bimetallschalter, insbesondere zum Schutz von Motorkompressoren

Info

Publication number: DE3327311C2
Application number: DE19833327311
Authority: DE
Inventors: László L. Dr. Dipl.-Elek.-Ing. 5100 Jászberény Molnár
Original assignee: Hütögépgyár, Jászberény
Priority date: 1982-07-29
Filing date: 1983-07-28
Publication date: 1987-01-29
Also published as: DE3327311A1; FR2531266A1; HU184008B; DD210369A5; FR2531266B1

Abstract

Bei einem Bi-Metall-Schalter, der im wesentlichen aus einem elastischen, stromleitenden Kontaktträger (1), aus zwei Kontakten (40, 41) einer omegaförmigen Feder (38) und einem sich dem Bi-Metall (20) anpassenden Heizwiderstand aufgebaut ist, dessen eines Ende mit dem Bi-Metall (20) elektrisch verbunden ist, wird zur Fertigungsvereinfachung, zur Senkung der Materialkosten sowie zur leichteren Variierung der Auslösecharakteristik der Kontaktträger (1) mit einem longitudinalen, U-förmigen Ausschnitt (2) ausgebildet und an seinem einen Ende mit einem elastischen Vorsprung (3) versehen, wobei der eine Schenkel (44) der omegaförmigen Feder (38) sich dem Ende des elastischen Vorsprungs (3), vorzugsweise zwischen begrenzenden Zähnen (11, 12) an paßt, während der andere Schenkel (45) in eine in dem den Kontakt (40) tragenden Kontaktträger (1) zweckmäßig ausgestaltete Öffnung (4) gelenkig und mit einer entsprechenden Vorspannung eingepaßt ist; am Ende des Bi-Metalls (20) vorgesehene Rillen (24, 25) passen sich mit kleinem Spiel in die Öffnung (10) des elastischen Vorsprungs (3) ein.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bimetallschalter der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen, aus der DE-AS 11 26 012 bekannten Art.
Wegen des automatischen und üblicherweise ohne Aufsicht stattfindenden Betriebs von mit Motorkompressoren ausgestatteten Kühlmaschinen ist es äußerst wichtig, daß im Falle von Unregelmäßigkeiten der Übertemperaturschutz des Motors sichergestellt ist.
Ursache derartiger Unregelmäßigkeiten kann ein kurzer Ausfall der Netzspannung sein, wodurch infolge der dann hohen Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite des Kompressors der Motor nicht anlaufen kann, oder wenn infolge eines übermäßigen Abfalls der Netzspannung das Drehmoment des Motors zum Antrieb des Kompressors nicht ausreicht, wodurch der Rotor abgebremst bzw. blockiert bleibt.
In den vorerwähnten Fällen muß der Schutzschalter sofort ausschalten und nach etwa 2 Minuten wieder einschalten. Im erstgenannten Fall nimmt der Druckunterschied zwischen der Saugseite und der Druckseite ab, wodurch der Motorkompressor wieder in Gang gesetzt wird. Im letztgenannten Fall findet das Aus- und Wiedereinschalten solange statt, bis die Netzspannung den zum Anlassen erforderlichen Wert erreicht.
Nach den einschlägigen Normen muß, wenn der Rotor des Motors 360 Stunden lang blockiert ist, der Schutzschalter verhindern, daß das Gehäuse des Motorkompressors sich über 150°C erhitzt und die Durchschlagsfestigkeit des Motors unter den vorgeschriebenen Wert abfällt.
Um den erwähnten Forderungen nachzukommen, muß der Schutzschalter Aus- und Wiedereinschaltungscharakteristiken aufweisen, die den Charakteristiken des Motors weitgehend angepaßt sind.
Eine weitere Forderung besteht darin, daß der Schutzschalter einfach hergestellt werden kann und außerdem kleine Abmessungen besitzt. Ersteres ist wirtschaftlich wichtig, das zuletzt genannte dient der Vereinfachung des Einbaus; der Schutzschalter muß unter dem Klemmdeckel des Motorkompressors angebracht werden können.
Bei Motorkompressoren, bei denen zur Schaltung der Hilfsphasenwicklung ein nicht-linearer PTC-Widerstand verwendet wird, ist es äußerst wichtig, daß bei einem eventuellen erfolglosen Anlassen die Wiedereinschaltung erst nach einigen Minuten stattfindet, auch dann, wenn das Gehäuse des Motorkompressors kalt ist, beispielsweise bei einer Umgebungstemperatur des Schutzschalters von etwa 300°K. Sollte der Schutzschalter nämlich kurz nach dem Ausschalten wieder einschalten, kann der PTC-Widerstand sich nicht abkühlen und der Motorkompressor aus den bekannten Gründen nicht anlaufen.
Die restlose Erfüllung der erwähnten Forderungen ist sowohl aus technischen wie auch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten unerläßlich.
Aus der eingangs erwähnten DE-AS 11 26 012 ist ein Bimetallschalter bekannt, bei dem eine Omegafeder in eine Öffnung eines aus Bimetall bestehenden Kontaktträgers eingesetzt ist. Die Omegafeder stützt sich dabei mit einem Schenkel an einer elastischen Zunge und mit dem anderen Schenkel an einem den beweglichen Kontakt tragenden Endteil ab. Bei Wärmeeinwirkung unterliegen die elastischen Zunge und das Endteil, die beide aus Bimetall bestehen, einer Bewegung, was einen schlechten, unsicheren Kontakt zur Folge hat. Dieser unzureichende Kontakt ruft Radio- und Fernsehempfangsstörungen hervor. Außerdem kann aufgrund der Starrheit des Bimetalls der erwünschte plötzliche Umschaltvorgang nicht sichergestellt werden, bei dem unmittelbar vor dem Umschaltvorgang noch der nötige Kontaktdruck vorhanden ist. Außerdem erfordert der Aufbau dieses Bimetallschalters sehr viel Bimetall, was den Kostenaufwand des Schalters bedeutend steigert. Bei der Ausgestaltung der im Bimetallelement vorgesehenen U-förmigen Ausnehmung entstehen ferner Spannungen in der Struktur des Materials, die selbst durch eine sorgfältige Wärmebehandlung nicht vollkommen beseitigt werden können. Dies hat zur Folge, daß die Einschalt- und Ausschaltcharakteristik des Bimetallschalters einer erheblichen Streuung unterliegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bimetallschalter der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß unter geringem Kostenaufwand ein Kontaktprellen beim Ein- bzw. Ausschalten sicher unterbunden werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruches 2.
Dabei ist aus der DE-Z: ETZ-B Band 19, (1967) Heft 9, Seiten 261-264 ein Bimetallschalter bekannt, dessen Sprungschalterprinzip dem Anmeldungsgegenstand ähnlich ist. Bei diesem Bimetallschalter sind jedoch Bimetallauslöser und Sprungschalter getrennt vorgesehen.
Ein Vorteil des erfindungsgemäß ausgebildeten Schalters liegt darin, daß bei kleinen geometrischen Abmessungen sowohl die Wärmekapazität als auch die Kraftentfaltung des Bimetalls erhöht werden kann.
Außerdem kann erreicht werden, daß trotz der kleinen Abmessungen ein gut regelbarer Bimetallschalter hergestellt werden kann, bei dem der Kontaktdruck im wesentlichen bis zum Moment der Ausschaltung konstant bleibt, dennoch aber die Aus- und Einschaltungen ohne Prellung der Kontakte vor sich gehen.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß der Bimetallschalter aus wenigen und leicht herstellbaren Bauteilen gefertigt werden kann; die Verwendung eines Bimetalls von erstklassiger Qualität erübrigt sich.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Vorspannung der omegaförmigen Feder während der Serienproduktion auf einen konstanten Wert gehalten werden kann, da die Genauigkeit der Einspannweite durch den mit dem Werkzeug ausgeschnittenen Teil, durch den den Kontakt tragenden Kontaktträger, sichergestellt wird.
Ferner kann die Bewegung der Kontakte bzw. die Bewegung des Bimetalls mit einer kleineren Heizleistung verwirklicht werden.
Ein nach der Erfindung gestaltetes Ausführungsbeispiels ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die den Kontakt tragende elastische Platte,
Fig. 2 in perspektivischer Ansicht das Bimetall,
Fig. 3 in Vorderansicht den Bimetallschalter, schematisch dargestellt,
Fig. 4 den Bimetallschalter ohne die den Kontakt tragende Tragplatte,
Fig. 5 die Vorderansicht des Bimetallschalters, wobei die Kontakte sich in einem offenen Zustand befinden,
Fig. 6 die schematische Schaltungsanordnung des Bimetallschalters.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein einen beweglichen Kontakt tragender Kontaktträger 1 in Form einer elastischen Platte mit einer U-förmigen Ausnehmung 2 ausgebildet, wodurch eine an ihrem einen Ende befestigte elastische Zunge 3 entsteht, deren anderes Ende frei beweglich ist. Der Kontaktträger 1 ist außerdem mit einer Öffnung 4, einem schmalen Vorsprung 5 und Bohrungen 6, 7, 8 und 9 ausgeschaltet. Die elastische Zunge 3 ist mit einer Öffnung 10 versehen, außerdem mit Zähnen 11, 12.
Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, ist ein Ende eines Bimetalls 20 mit Bohrungen 21, 22 versehen, während das andere Ende 23 verjüngt und in einer zur Längsachse senkrechten Richtung umgebogen ist; dieses Ende 23 ist an beiden Seiten mit Einkerbungen 24, 25 versehen, die mit einem kleinen Spiel in die Öffnung 10 des elastischen Vorsprungs passen.
Aus den Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, daß auf das Bimetall 20 bei einer indirekten Heizung eine Isolierung 30 aufgebracht ist, auf welche ein Heizwiderstand 31 aufgewickelt wird; dessen eines Ende 32 ist mit dem Bimetall 20 verschweißt, das andere Ende bildet die Klemme 33. Der bewegliche Kontaktträger 1, das Bimetall 20 und eine Tragplatte 34 sind untereinander mit Nieten 35, 36 befestigt.
Zur Einstellung der Biegung des Bimetalls 20 bzw. zur Einstellung der Ausschaltdauer ist eine Schraube 37 angeordnet. Zur Schaltung des Stromkreises sind an dem Kontaktträger 1 sowie an einem einen stationären Kontakt tragenden Kontaktträger 39 Silberkontakte 40, 41 befestigt.
Die Betätigung des beschriebenen Schalters wird mittels einer Omegafeder 38 ausgelöst, die einerseits zwischen den Zähnen 11, 12 der elastischen Zunge 3, andererseits in der Öffnung 4 des Kontaktträgers 1 gehalten wird; sie dient auch der Sicherstellung des erforderlichen Kontaktdruckes.
Gemäß Fig. 5 ist als Anschlag für den Vorsprung 5, bei Ausschalten des Bimetallschalters, innerhalb des Gehäuses 42 eine Grenzfläche 43 angeordnet.
Wie aus der Fig. 6 ersichtlich, schließt sich der Stromkreis, von der Netzklemme 51 ausgehend, über den den nicht-bewegbaren Kontakt 41 tragenden Kontaktträger 39, die Kontakte 41, 40, den beweglichen Kontaktträger 1, die Tragplatte 34, das Bimetall 20, den Heizwiderstand 31, die Klemme 33 und die Wicklung 50 bis zur Netzklemme 52.
Bei entsprechendem Stromfluß erwärmt der Heizwiderstand 31 das Bimetall 20, es biegt sich nach oben, wodurch die elastische Zunge 3 ebenfalls nach oben gebogen wird, die Vorspannung der omegaförmigen Feder 38 nimmt allmählich zu; den Totpunkt verlassend zwingt das Bimetall 20 den den beweglichen Kontakt 40 tragenden Kontaktträger 1 zu einem schnellen Ausbiegen, wodurch sich der Kontakt 40 von dem nicht-beweglichen Kontakt 41 mit einer schnellen Bewegung entfernt, der Stromkreis unterbrochen wird und der Vorsprung 5 an der Fläche 43 anschlägt. Nach erfolgter Unterbrechung des Stromkreises kühlt sich das Bimetall 20 ab, es biegt sich nach unten, wodurch die Vorspannung der omegaförmigen Feder 38 wieder größer wird. Der den beweglichen Kontakt 40 tragende Kontaktträger 1 springt schließlich in die vorher eingenommene Stellung zurück, der Stromkreis kann sich über die Kontakte 40, 41 schließen.
Durch entsprechende Auslegung (Dimensionierung) des Heizwiderstands 31 sowie mittels der Justierschraube 37 kann die Auslösecharakteristik des Bimetallschalters variiert werden. Durch Umbiegen des Vorsprungs 5 wird die Wiedereinschaltzeit variiert: ist nach erfolgter Ausschaltung der Abstand zwischen den Kontakten 40, 41 groß, bzw. wird der Vorsprung 5 in der dargestellten geraden Lage belassen, wird die Wiedereinschaltzeit lang sein, wenn aber der Vorsprung 5 abwärts gebogen ist, bzw. der Abstand zwischen den Kontakten 40, 41 geringer ist, wird, mit der vorherigen Zeitspanne verglichen, die Wiedereinschaltung früher vorgenommen.
Die Verlängerung der Dauer bis zur Wiedereinschaltung kann auch in der Weise erreicht werden, daß die Breite des Bimetalls die übliche Breite überschreitet, also etwa so gewählt wird, daß diese mit der Größe des beweglichen Kontaktträgers beinahe übereinstimmt; auf diese Weise kann die Wärmekapazität erhöht werden.
Eine derartige Erweiterung der Breite des Bimetalls 20 wird dadurch ermöglicht, daß in die Ebene des Kontaktträgers 1 lediglich das schmale Ende 23 einbiegt. Auf diese Weise, als Folge der größeren Breite des Bimetalls 20, wird auch die Kraftentfaltung erhöht.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der den beweglichen Kontakt 40 tragende elastische Kontaktträger 1 sowie der elastische Vorsprung 3 aus einem dünnen, zweckmäßig 0,2 mm starken Bronzeblech gefertigt werden, wodurch bei Bewegung der omegaförmigen Feder 38 an deren V-förmigen Schenkeln 44 und 45 nur eine geringere Reibung auftritt.

Claims

1. Bimetallschalter, insbesondere zum Schutz von Motorkompressoren, mit

- einem einen beweglichen Kontakt (40) tragenden, elastischen, stromleitenden Kontaktträger (1), der mit einer U-förmigen Ausnehmung (2) versehen ist und eine an einem Ende befestigte elastische Zunge (3) ausbildet,

- einem nicht bewegbaren Kontakt (41),

- einer omegaförmigen Feder (38) ,

- einem Bimetall (20),

- einem mit dem Bimetall (20) verbundenen Heizwiderstand (31), wobei das eine Ende (23) des Heizwiderstands mit dem Bimetall (20) elektrisch verbunden ist und ein Schenkel (44) der omegaförmigen Feder (38) an ein Ende der elastischen Zunge (3) und der andere Schenkel (45) in eine in dem Kontaktträger (1) ausgestaltete Öffnung (4) gelenkig und vorgespannt eingepaßt ist,

dadurch gekennzeichnet,

- daß der Kontaktträger (1) mit elastischer Zunge (3) aus einem Nicht-Bimetall besteht und

- daß ein separates Bimetall (20) vorgesehen ist, dessen umgebogenes Ende (23) an beiden Seiten Einkerbungen (24, 25) aufweist, die mit geringem Spiel in eine Öffnung (10) der elastischen Zunge (3) eingepaßt sind.

2. Bimetallschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Zunge (3) an ihrem freien Ende Zähne (11, 12) aufweist, zwischen denen der eine Schenkel (44) der omegaförmigen Feder (38) eingepaßt ist.