DE3336305A1

DE3336305A1 - Schalter

Info

Publication number: DE3336305A1
Application number: DE19833336305
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl.-Ing. Barlian (FH), 6990 Bad Mergentheim; Andreas Ing(grad.) 7090 Ellwangen Deckert; Dieter Ing.(grad.) 7910 Neu Ulm Keller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-10-06
Filing date: 1983-10-06
Publication date: 1985-05-02
Also published as: EP0141286A2; EP0141286A3; DE3485847D1; EP0141286B1

Description

Reinhold Barlian

Dieselstraße 6

6990 Bad Mergentheim

Schalter

Die Erfindung betrifft einen Schalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Es sind Schalter dieser Art bekannt, die zum Beispiel bei Waschmaschinen oder ähnlichen elektrischen Verbrauchern als sogenannte Sicherheitsschalter zur Anwendung gelangen. Ein solcher Schalter soll im Falle einer Überhitzung etwa der Waschmaschinenheizung die gesamte Waschmaschine elektrisch vom Netz trennen, indem ein Bimetall des an einer geeigneten Stelle angebrachten Schalters entsprechende Schaltkontakte unterbricht. Eine Wiedereinschaltung ist dabei aus Sicherheitsgründen zumeist durch eine von der Bedienungsperson bewußt durchzuführende Handbetätigung möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs dahingehend auszubilden, daß mit einfachen Mitteln eine vielseitigere Verwendungsmöglichkeit des Schalters als fernbetätigbarer Ein- und/oder Ausschaltregler für einen elektrischen Heizofen oder dergleichen Verbraucher, insbesondere elektrischen Nachtspeicherofen, erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:

PIG. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schalters und

PIG·. 2 eine Ansicht auf die Innenseite des Schaltergehäusedeckels gemäß der Linie II-II der PIG.

Der in der Zeichnung dargestellte Schalter 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das aus einer Grundplatte 3 und einem Deckel 4 gebildet ist. Der Deckel 4 ist in etwa topfförmig gestaltet, so daß. ein Schaltraum 5 gegeben ist, der von der Innenfläche 6 der Grundplatte 3 sowie von der Umfangswandung 7 und dem Boden 8 des Deckels 4 begrenzt ist. Der Deckel 4 liegt dabei mit einer Stirnfläche 9 dicht an der Innenfläche 6 der Grundplatte 3 an, wobei der Deckel 4 und die Grundplatte 3 mittels Nietbolzen 10 miteinander verbunden sind. Der Deckel 4 besitzt an zwei diametral gegenüberliegenden Seiten der Umfangswandung 7 radial abstrebende Befestigungslaschen 11, in denen je ein Durchgangsloch 12 für eine Befestigungsschraube oder dergleichen ausgebildet ist.

Das aus der Grundplatte 3 und dem Deckel 4 gebildete Gehäuse 2 besteht aus einem Isolierstoff, wobei vorzugsweise ein resistentes, weitgehend temperaturbe-

ständiges und kriechstromfestes Kunststoffmaterial für die Herstellung der Grundplatte 3 und des Deckels 4 verwendet werden kann. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen, insbesondere für Anwendungsfälle mit hohen Temperaturbeanspruchungen sowohl die Grundplatte 3 als auch den Deckel 4 aus einem Keramikwerkstoff herzustellen, so daß selbst bei hohen Temperatur-Dauerbeanspruchungen eine zuverlässige Dauerfunktionstüchtigkeit des Schalters 1 gewährleistet ist.

In der Grundplatte 3 des Gehäuses 2 sind mehrere Schaltkontakte 13 ortsfest gelagert, die mit materialeinheitlich einstückig ausgeführten Steckerteilen 14, die aus der Grundplatte 3 an der Unterseite 15 herausragen, im wesentlichen als zweischenkeliges Winkel-'stück ausgeführt sind. Neben den Schaltkontakten 13 befinden sich Kontaktbrücken 16, die parallel zur Mittenachse 17 des Schalters 1 in der Grundplatte 3 verlagerbar sind, wobei in der geschlossenen Schaltposition eine Kontaktbrücke 16 jeweils mindestens zwei Schaltkontakte 13 verbindet. Den Kontaktbrücken 16 ist eine Schraubenfeder 18 zugeordnet, die die Kontaktbrücke 16 in Richtung gegen den Schaltkontakt 13 drückt.Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine geöffnete Schaltposition gezeigt, wobei die Kontaktbrücke 16 in Richtung gegen die Kraft der Schraubenfeder 18 von Schaltkontakt 13 weggedrückt ist, so daß der Stromkreis zwischen zwei Schaltkontakten 13 unterbrochen ist.

Für das Wegdrücken der Kontaktbrücke 16 vom Schaltkontakt 13 ist ein Anker 19 vorgesehen, der in einem Mittenloch 20 in der Grundplatte 3 axial verschiebbar gelagert ist. Dem Anker 19 ist an seinem unteren beziehungsweise hinteren Ende eine schraubenförmige

Feder 21 zugeordnet, die in der gleichen Richtung wie die Schraubenfeder 18 der Kontaktbrücke 16 gegen den Anker 19 wirkt. Der Anker 19 besitzt drei sternförmig abstrebende Radialstege 22, die an ihren Endbereichen einen Vorsprung 23 aufweisen, der an der der Schraubenfeder 18 gegenüberliegenden Seite der Kontaktbrücke 16 anliegt und letztere gegen die Kraft der Schraubenfeder 18 drückt. Der Anker 19 ist mit den Radialstegen 22 und den Vorsprüngen 23 materialeinheitlich einstückig ausgebildet und besteht aus einem Isolierstoffmaterial, das vorzugsweise gleich dem Isolierstoffmaterial sein kann, aus dem auch die Grundplatte 3 und der Deckel 4 bestehen. Der Anker 19 kann somit vorteilhaft aus einem den Anforderungen entsprechenden Kunststoffmaterial bestehen oder für besonders hochwertige Anforderungen aus Keramikmaterial hergestellt sein.

In der Schaltkammer 5 des Gehäuses 2 befindet sich ein als Kreisringscheibe ausgebildetes Bimetall 24, das koaxial zum Anker 19 angeordnet ist, der mit einem im Durchmesser verjüngten Ansat2 25 an der ausgewöTbten Seitenfläche 26.des Bimetalls 24 anliegt. Um eine genaue Justierung des Bimetalls 24 und des Ankers-19 für eine stets einwandfreie Schaltfunktion vornehmen zu können, kann es zweckmäßig sein, am beziehungsweise im Anker 19 eine axial verstellbare Justierschraube vorzusehen. Für eine kostengünstige Herstellung und Montage sowie für stets gleichbleibende Schaltbewegungstoleranzen kann es jedoch besonders günstig sein, eine zusätzliche Justierschraube einzusparen und den Anker 19 so auszubilden und mit den Schaltkontakten 13 so im Gehäuse 2 zu lagern, daß die Toleranzen auf ein Minimum begrenzt sind, so daß ohne zusätzliche Justierarbeiten stets eine einwandfreie Schaltfunktion gegeben ist.

Das kreisscheibenförmige Bimetall 24 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel an seinem Umfangsrand 27 an drei im Abstand von 120 zueinander angeordneten Stellen gehalten. Dazu sind an der Grundplatte 3 drei Auflager 28 ausgebildet und am Deckel 4 sind entsprechend ebenfalls drei Übergriffteile 29 angeformt. Der Umfangsrand 27 des Bimetalls 24 ist somit an den drei Haltestellen jeweil in der Ausnehmung zwischen dem Auflager 28 und dem Übergriffteil 29 gehalten. Durch diese Lagerung des Bimetalls 24 kann sich letzteres weitgehend ungehindert in axialer Richtung bewegen, wobei der zusätzliche Vorteil gegeben ist, daß das Bimetall 24 thermisch isoliert im Gehäuse 2 gelagert ist, so daß keine Wärme nach außen abgeführt wird. Insbesondere der PIG. 2 ist zu entnehmen, daß für die Verbindung des Deckels 4 mit der Grundplatte 3 insgesaiat drei Nietbolzen 10 vorgesehen sind, die sich im Bereich der Übergriffteile 29 und der Auflager 28 befinden.

Im Schaltraum 5 des Gehäuses 2 befindet sich erfindungsgemäß außerdem ein Temperaturänderungsteil 30, der bei vorliegender Ausführung als kreisringförmige Scheibe beziehungsweise Pille ausgebildet ist, deren Achse gleich der Mittenachse 17 verläuft. Der Temperaturänderungsteil 30 ist somit koaxial mit dem Anker 19 und dem Bimetall 24 im Schaltraum 5 angeordnet. Der Durchmesser des Temperaturänderungsteils 30 ist hier wesentlich kleiner als der Durchmesser der Bimetallscheibe 24. Der Durchmesser des Bimetalls 24 ist etwa 2,7 mal größer als der Durchmesser des Temperaturänderungsteils 30. Es kann aber auch günstig sein, das Verhältnis des Durchmessers des Bimetalls 24 und des Temperaturänderungsteils 30 größer oder kleiner zu wählen, wobei der Durchmesser des Bimetalls 24

nur etwa 1,5 mal größer oder gar etwa 5 mal größer ist als der Durchmesser des Temperaturänderungsteils

Die PIG. 1 zeigt, daß der Temperaturänderungsteil 30 derart im Schaltraum 5 gelagert ist, daß zwischen der den Schaltkontakten 13 abgewandten Seite 31 des Bimetalls 24 und dem Temperaturänderungsteil 30 ein Abstand 32 besteht, der vorzugsweise mindestens zwei Millimeter groß ist und als Sicherheitsabstand so gewählt ist, daß in jedem Falle gewährleistet ist, daß auch im ungünstigsten Falle kein elektrischer Übergang beziehungsweise kein Spannungsüberschlag zwischen dem Bimetall 24 und dem Temperaturänderungsteil 30 auftreten kann.

Der Temperaturänderungsteil 30 des vorliegenden Ausführungsbeispieüs ist ein elektrischer Heizwiderstand, dessen parallele Stirnseiten 33,33' mit einer Kupferschicht versehen sein können, um hier je einen elektrischen Anschlußteil 34,34' einwandfrei kontaktieren zu können. Bei einer Erhitzung des Heizwiderstandes 30 durch entsprechende Spannungszuführung tritt im Schaltraum 5 eine Erwärmung auf, die vom Bimetall aufgenommen wird, welches sich dabei in Richtung vom Anker 19 weg auswölbt und über letzteren die Kontaktbrücke 16 an die Schaltkontakte 13 zur Anlage bringt, so daß der Stromkreis geschlossen ist.

Statt als Heizwiderstand kann der Temperaturänderungsteil 30 auch vorteilhaft als elektrisches beziehungsweise elektronisches Kühlelement (Peltiereffekt) ausgebildet sein. In diesem Falle würde also bei einem Stromfluß am Temperaturänderungsteil 30 keine Erwärmung, sondern eine Abkühlung auftreten. Die Schalt-

wege des Bimetalls 24 auf den Anker 19 usw. würden dann entsprechend der durch das Kühlelement bewirkten Formänderung des Bimetalls 24 ausgelegt sein.

Die beiden Anschlußteile 34,34' des Temperaturänderungsteils 30 sind hier konkret als Flachstecker ausgebildet, die auf Abstand zueinander in einer Ebene im Bereich der Mittenachse liegen und den Boden 8 des Deckels 4 ^durchsetzen, wobei die Anschlußteile 34, 34' formschlüssig im Boden 8 gehalten sind und mit einem Ende in den Schaltraum 5 hineinragen und mit dem anderen freien Steckerende nach außen herausragen. Die Anschlußteile 34,34' können zweckmäßig aus Messing bestehen. An dem im Schaltraum 5 befindlichen Ende der Anschlußteile 34,34' ist je ein dünner Leiterdraht 35 angeordnet, der vorteilhaft aus Nickel oder Eisen bestehen kann. Die beiden Leiterdrähte 35 sind je an einer Stirnseite 33,33' des Temperaturänderungsteils 30 angeschlossen. Zweckmäßig kann die Verbindung der Leiterdrähte 35 mit den Anschlußteilen 34,34' und dem Temperaturänderungswiderstand 30 als Schweißverbindung ausgebildet sein. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, eine Lötkontaktierung vorzusehen. Es besteht zudem die Möglichkeit, einen solchen Temperaturänderungsteil 30 vorzusehen, an dem die Leiterdrähte 35 von vorn herein werksseitig angeordnet sind. Darüber hinaus kann es günstig sein, die beiden Anschlußteile 34,34' unmittelbar direkt am Temperaturänderungsteil 30 zu kontaktieren. Die dünnen Leiterdrähte 35 zwischen den Anschlußteilen 34,34' und dem Temperaturänderungsteil 30 sind hier erfindungsgemäß als Wärmeableitungssperre ausgebildet. Diese Wärmeableitungssperren bewirken, daß bei einer Erhitzung des Temperaturänderungsteils 30 die Wärme im Schaltraum 5 verbleibt und in vollem Umfang für die Funktion des Bimetalls 24 zur Verfügung steht

und nicht über die Anschlußteile 34,34· nach außen abgeführt wird. Der Wärmestau wird dabei aufgrund des geringen Querschnitts der Leiterdrähte 35 erzielt. Es kann zudem günstig sein, die Wärmeableitungssperre unmittelbar im Anschlußteil 34,34' vorzusehen, indem hier eine entsprechende Querschnittsverjüngung zum Beispiel durch ein Querloch oder durch eine Randausklinkung eingebracht wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Anschlußteil 34,34' unmittelbar am Temperaturänderungsteil 30 zum Beispiel durch Schweiß- oder Lötverbindung kontaktiert wird.

Der erfindungsgemäße Schalter 1 kann insbesondere vorteilhaft zur Ein- und/oder Ausschaltung eines elektrischen Nachtspeicherofens angewendet werden. Dabei kann bei einem vom Elektrokraftwerk ausgesandtßn Signal beziehungsweise Spannungsimpuls oder dergleichen der Temperaturänderungsteil 30 aktiviert werden, so daß der hier verwendete Heizwiderstand z.B. erhitzt wird. Die so erzeugte Wärme überträgt sich auf das Bimetall 24. Dieses verformt sich entsprechend in axialer Richtung. Der Verformungsweg des Bimetalls 24 wird über den Anker 19 und den Radialsteg 22 auf die Kontaktbrücke 16 übertragen. Dabei wird die Kontaktbrücke 16 zu den Schaltkontakten 13 durch die Kraft der Feder 18 hinbewegt.

Bei einer Abkühlung des Temperaturänderungsteils 30 erfolgt der umgekehrte Funktionsablauf, so daß die Kontaktbrücke 16 von den Schaltkontakten 13 weggedrückt wird und der Stromkreis geöffnet ist. Der Schalter 1 kann im Rahmen der Erfindung auch vorteilhaft für eine, bezogen auf die Temperaturänderung, umgekehrte Funktion ausgelegt werden. Dies ist bei einem erfindungsgemäß gleichen Aufbau dadurch

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zu erreichen, daß die Birnetallscheibe, die bevorzugt schnappartig diskontinuierlich arbeitet, so um 180° gedreht eingebaut wird, daß die Seite 31 des Bimetalls 24 dem Anker 19 zugewandt ist.

Mit dem vorliegenden erfindungsgemäßen Schalter 1 ist somit ein elektrisches Schalterbauteil gegeben, das aufgrund seiner geringen Zahl an Funktionsteilen eine hohe Lebensdauer und Schalthäufigkeit besitzt und das zudem einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Claims

Reinhold Bariian

Dieselstraße 6

6990 Bad Mergentheim

Schalter

Patentansprüche

^./Schalter für einen elektrischen Verbraucher mit einem Schaltkontakte aufweisenden Gehäuse und einem Bimetall, das in einem Schaltraum gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bimetall (24) zur Schaltbewegung im Schaltraum (5) ein Temperaturänderungsteil (30) zugeordnet ist, der über ein vom Verbraucher unabhängiges externes Signal über mindestens einen aus dem Gehäuse (2) herausgeführten Anschluß.teil (34, 34') ansteuerbar ist.
2. Schalter nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Bimetall (24)zugeordnete Temperaturänderungsteil (30) als elektrischer Heizwiderstand ausgebildet ist.
3. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Bimetall (24) zugeordnete Temperaturänderungsteil (30) als elektrisches Kühlelement (Peltiereffekt) ausgebildet ist.
4. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturänderungsteil (30) an einer den Schaltkontakten (13) abgewandten Seite (31) des scheibenförmigen Bimetalls

- 2 (24) im Schaltraum (5) angeordnet ist.
5. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturänderungsteil (30) im Bereich der Mittenachse (17) des im wesentlichen als Kreisringscheibe ausgebildeten Bimetalls (24) im Schaltraum (5) angeordnet ist.
6. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Temperaturänderungsteil (30) und der den Schaltkontakten (13) abgewandten Seite (31) des Bimetalls (24) ein Abstand (32) besteht.
7. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, -dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturänderungsteil (30) als im wesentlichen kreisringförmige Scheibe (Pille) ausgebildet ist, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Bimetalls (24) ist und die mit letzterem koaxial im Schaltraum (5) angeordnet ist.
8. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Bimetalls (24) etwa 1,5 bis 5, vorzugsweise etwa 2 bis 3 mal größer ist als der Durchmesser des Temperaturänderungsteils (30).
9. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetall (24) mit seinem Umfangsrand (27) an mindestens zwei, vorzugsweise drei Übergriffteilen (29) und Auflagern (28) des Gehäuses (2) abgestützt ist.
10. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Bimetall (24) am Umfangsrand (27) haltenden Übergriffteile (29)

an einem den Schaltraum (5) mitbegrenzenden "kopfform! gen Deckel (4) und die Auflager (28) für das Bimetall (24) an einer Grundplatte (3) des Gehäuses (2) ausgebildet sind.
11. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Übergriffteile (29) und/oder der Auflager (28) je ein den Deckel (4) mit der Grundplatte (3) verbindender Bolzen (10) angeordnet ist.
12. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußteil (34,34') des Temperaturänderungsteils (30) den Deckel (4) des Gehäuses (2) an einem der Grundplatte (3) gegenüberliegenden Boden (8) durchsetzt.
13. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (8) des Deckels (4) zwei auf Abstand zueinander angeordnete, vorzugsweise als Flachstecker ausgebildete Anschlußteile (34,34') des Temperaturänderungsteils (30) angeordnet sind.
14. Schalter nach einem der vorstehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußteil (34,34') des Temperaturänderungsteils (30) im Schaltraum (5) eine Wärmeableitungssperre (35) aufweist.
15. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeableitungssperre als zwischen dem Anschlußteil (34,34') und dem Temperaturänderungsteil (30) angeordneter dünner leiterdraht (35) ausgebildet ist.
16. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeableitungssperre für den Temperaturänderungsteil (30) durch ein in den Anschlußteil (34,34') eingebrachtes und dessen Querschnitt verjüngendes Querloch (Stanzloch) gebildet ist.
17. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je ein die Wärmeableitungssperre bildender Leiterdraht (35) der beiden Anschlußteile (34,34') an je einer Stirnseite (33,33') des Temperaturänderungsteils (33) angeordnet ist.
18. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Temperaturänderungsteil (30) gegenüberliegenden Seitenfläche (26) des Bimetalls (24) ein in der Grundplatte (3) axial verschiebbar gelagerter Anker (19) anliegt, der koaxial mit dem Bimetall (24) und dem Temperaturänderungsteil (30) ausgerichtet ist und mit mindestens einem Radialsteg (22) gegen eine zwei Schaltkontakten (13) zugehörige Kontaktbrücke (16) drückt.
19. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (19) und/oder die Kontaktbrücke (16) über eine in Richtung zum Temperaturänderungsteil (30) wirkende Feder (18,21) belastet sind.
20. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (19) mit vorzugsweise drei gleichmäßig abstrebenden Radialstegen (22) materialeinheitlich einstückig aus Isolierstoff gebildet ist.
21. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (3) und der Deckel (4) des Gehäuses (2) aus Isolierstoff
bestehen.
22. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (3)
und der Deckel (4) des Gehäuses (2) aus Keramik gebildet sind.