DE4308539A1 - Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Thermobimetallelementes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Über­ tragung der Bewegung eines Thermobimetallelementes auf einen Schaltmechanismus mit einem in einem Lagerbock geführten Be­ tätigungsglied in Form eines zweiarmigen Hebels, dessen eines Ende mittelbar oder unmittelbar in dem Bewegungsbereich des Thermobimetallelementes hineinreicht und dessen gegenüber­ liegendes Ende direkt oder über ein Zwischenglied auf den Schaltmechanismus wirkt.

Einrichtungen der gattungsgemäßen Art sind beispielsweise als Baugruppen in Motorschutz- und Leistungsschaltern sowie in Drucküberwachungsschaltern von Kompressoranlagen bekannt. Insbesondere werden sie hier eingesetzt, um mit ihrer Hilfe innerhalb des Drucküberwachungsschalters eine Motorschutz­ einrichtung für den elektrisch betriebenen Kompressormotor zu realisieren. Hierzu werden die einzelnen, üblicherweise drei Stromphasen, zur Versorgung des Kompressormotors über ein von Strom durchflossenen Draht spiralförmig umgebenes Thermobime­ tallelement geleitet. Thermobimetallelement und Draht sind an einem Ende miteinander verbunden, die übrige Oberfläche des Thermobimetallelementes ist vom Draht durch eine elektrisch isolierende Schicht getrennt. Bei Stromfluß durch den spiral­ förmig gewickelten Draht wird dieser erwärmt und heizt wiederum das Thermobimetallelement auf. Aufgrund seines physikalischen Aufbaus verformt sich das Thermobimetall­ element infolge der Aufheizung in eine definierte Richtung. Bei einer festgelegten Grenzstromstärke ist diese Verformung so groß, daß direkt oder indirekt die Bewegung des Thermobi­ metallelementes auf ein Betätigungsglied wirkt, welches diese Bewegung wiederum auf einen Schaltmechanismus überträgt, der den Kompressormotor elektrisch vom Netz trennt.

Bei der Realisierung von Motorschutzeinrichtungen der obenbe­ schriebenen Art tritt die Schwierigkeit auf, daß der Schalt­ punkt für die festgelegte Grenzstromstärke nur bei einer be­ stimmten Umgebungstemperatur exakt eingehalten werden kann. Erhöht sich die Umgebungstemperatur der Motorschutzein­ richtung, so wird das Thermobimetallelement ebenfalls diese Umgebungstemperatur annehmen. Die Temperaturerhöhung führt folglich bereits zu einer leichten Verformung des Thermo­ bimetallelementes, infolge dessen ist die notwendige Rest­ verformung bis zum Kontakt mit dem Betätigungsglied kleiner und die hierfür notwendige Stromstärke im stromdurchflossenen spiralförmigen Leiter nicht mehr so hoch wie bei einer niedrigeren Umgebungstemperatur der Einrichtung.

Bei Motorschutzeinrichtungen der obenbeschriebenen Art be­ steht oftmals die Notwendigkeit, die Schutzeinrichtung in Ab­ hängigkeit vom verwendeten Kompressortyp auf unterschied­ liche Grenzstromstärken einzustellen. Dies geschieht in her­ kömmlicher Weise dadurch, daß der Auslöseweg bis zur Bewegung des Betätigungsgliedes durch ein Schneckengetriebe in Verbin­ dung mit einem Hebelmechanismus variiert wird. Diese Art der Einstellung besitzt den Nachteil, daß sie baulich kompliziert und infolge von immer vorhandenem Spiel des Schneckenge­ triebes mit Toleranzproblemen behaftet ist, d. h. ein einmal eingestellter Auslöseweg wird sich nach mehrmaliger Betä­ tigung der Motorschutzeinrichtung unter Umständen so ver­ ändern, daß eine Auslösung der Motorschutzeinrichtung bei einer niedrigeren oder höheren Grenzstromstärke als der ursprünglich eingestellten erfolgt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Thermobi­ metallelementes so zu gestalten, daß bei verschiedenen Grenz­ stromstärken eine hohe Reproduzierbarkeit des einmal einge­ stellten Wertes in Verbindung mit einer konstruktiv einfachen Bauweise gewährleistet ist. Außerdem soll die Einrichtung sicherstellen, daß unterschiedliche Umgebungstemperaturen keinen Einfluß auf den Auslösezeitpunkt einer mit Thermobi­ metallelementen realisierten Schalteinrichtung haben.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Thermobime­ tallelementes auf einen Schaltmechanismus so gestaltet ist, daß das Betätigungsglied als Bimetall ausgeführt ist, der Lagerbock federnd aufgehängt ist und sich an einer verstell­ baren schrägen Ebene abstützt.

Die Verwendung des Bimetalls als Betätigungsglied bewirkt, daß sich das Betätigungsglied aufgrund seiner nunmehr spe­ ziellen physikalischen Eigenschaft bei einer Erhöhung der Umgebungstemperatur so verformt, daß sich der Auslöseweg bis zur Bewegung des Betätigungsgliedes durch das Thermobi­ metallelement oder einen zwischengeschalteten Schaltschieber derart vergrößert, daß der durch den Stromfluß hervorgerufene Verformungsweganteil am Gesamtauslöseweg gleichbleibt. Auf diese Weise ist eine sichere Funktion der Thermo­ bimetallauslösung beispielsweise als Baugruppe einer oben­ beschriebenen Motorschutzeinrichtung bei allen in der Praxis auftretenden Umgebungstemperaturen gewährleistet.

Die erfindungsgemäße federnde Aufhängung des Lagerbocks für das Betätigungsglied in Verbindung mit der Abstützung an einer verstellbaren schrägen Ebene bewirkt, daß der Lagerbock in jeder möglichen Position der verstellbaren schrägen Ebene zwischen ihrer Maximal- und Minimalstellung immer kraft­ schlüssig an dieser anliegt. Eine Veränderung der Position der schrägen Ebene führt unmittelbar und ohne Verlust durch eventuell vorhandenes Spiel zu einer entsprechenden Ver­ änderung der Position des Lagerbocks und folglich der Position des im Lagerbock geführten Betätigungsgliedes, was eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Auslöseweges für das Thermobimetallelement bewirkt. Diese vorteilhafte Bauweise der erfindungsgemäßen Einrichtung läßt es zu, kundenseitig gewünschte unterschiedliche Grenzstromstärken einer bei­ spielsweise angeschlossenen Motorschutzeinrichtung durch Än­ dern der Position der verstellbaren Ebene auf einfachste Art und Weise zu definieren.

Spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind Merkmale von Unteransprüchen.

Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, den Lager­ bock aus Federblech herzustellen und ihm eine U-förmige Form mit zwei sich gegenüberliegenden Schenkeln und einem sie verbindenden Steg zu geben. Der eine Schenkel des Lagerbocks wird an seinem freien Ende fest mit einem Teil des umgebenden Gehäuses verbunden.

Der gegenüberliegende Schenkel stützt sich aufgrund der Lagerung des Lagerbocks im Gehäuse durch Federkräfte kraft­ schlüssig an der verstellbaren schrägen Ebene ab. Diese Bau­ weise zeichnet sich besonders durch ihren platzsparenden Aufbau, aber auch infolge der einteiligen Konstruktion des Lagerbocks durch einen geringen Herstellungspreis aus.

Der Steg zwischen den beiden Schenkeln des U-förmigen Lager­ bocks ist mit einem Durchbruch zur Aufnahme des Betä­ tigungsgliedes versehen und besitzt einen federnden Haken, der gegen das Betätigungsglied drückt, sobald das Betäti­ gungsglied bei der Montage im Bezug auf den Lagerbock in eine fest vorbestimmte richtige Position gelangt ist. Durch diese Ausgestaltung von Lagerbock und Betätigungsglied wird der Montageaufwand der erfindungsgemäßen Einrichtung erheblich reduziert. Es fallen keine Justierarbeiten an, gleichzeitig ist sichergestellt, daß Betätigungsglied und Lagerbock immer in eine fest vorbestimmte Position zueinander gelangen.

Um den Platzbedarf der erfindungsgemäßen Einrichtung so gering wie möglich zu halten, sieht eine spezielle Ausgestaltung vor, die verstellbare schräge Ebene an einer Stirnfläche eines drehbaren Zylinders anzubringen. Der Zylinder ist mit Hilfe einer umlaufenden Nut im Gehäuse ge­ lagert, die Drehung des Zylinders bewirkt eine Auf- und Ab­ bewegung des anliegenden Lagerbocks und folglich des im Steg des Lagerbocks festgelegten Betätigungsgliedes. Diese Ausge­ staltung ist insbesondere für eine einfache und schnelle Positionsänderung des Betätigungsgliedes von Vorteil.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher be­ schrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung als Baugruppe als Motorschutzeinrichtung,

Fig. 2 räumliche Darstellung der erfindungsge­ mäßen Einrichtung aus Fig. 1,

Fig. 3 Teilschnittbild gemäß Schnitt B-B aus Fig. 2.

Das in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Thermobimetallelementes ist im oberen Bereich einer in Fig. 1 dargestellten Schaltkammer 50 eines Druck­ schalters angeordnet. In der Schaltkammer 50 ist eine Motor­ schutzeinrichtung 40 zum Überlastungsschutz eines an der Schaltkammer 50 angeschlossenen Kompressormotors integriert. Die Motorschutzeinrichtung 40 beinhaltet drei bewickelte Thermobimetallelemente 41, 42 und 43, die freien Enden der Thermobimetallelemente 41, 42, 43, wirken gemeinsam auf einen Schaltschieber 44. Das obere Ende des Schaltschiebers 44 ist in einem Abstand A unterhalb eines Betätigungsgliedes 2 der erfindungsgemäßen Einrichtung 1 angeordnet und in vertikaler Richtung verschiebbar. Das Betätigungsglied 2 besitzt eine längliche, streifenartige Form und ist als Bimetall aus­ geführt. Das Betätigungsglied 2 ist in etwa mittig durch einen Lagerbock 3, der eine im wesentlichen U-förmige Form mit zwei unterschiedlich langen Schenkeln 4 und 5 und einen zwischen den beiden Schenkeln angeordneten Verbindungssteg 6 besitzt, gehalten. Das nicht über dem Schaltschieber 44 angeordnete zweite freie Ende des Betätigungsgliedes 2 liegt auf der Schaltwippe 7 auf, die zu einem hier nicht näher dar­ gestellten Schaltmechanismus gehört, der wie die Einrichtung 1 ebenfalls im oberen Bereich der Schaltkammer 50 angeordnet ist. Wird der Schaltmechanismus über die Schaltwippe 7 an­ gesteuert, so bewirkt er, daß über einen zweiten Schalt­ schieber 45 elektrische Kontakte 46, 47 getrennt werden, was wiederum zu einer Abtrennung des Kompressormotors vom Strom­ netz führt. Der Schenkel 5 des Lagerbocks 3 stützt sich mit seinem freien Ende an einem Zylinder 8 ab, der an seiner Unterseite eine schräg verlaufende Kontaktfläche 9 besitzt. Die räumliche Darstellung in Fig. 2 macht deutlich, daß der Zylinder 8 eine umlaufende Nut 10 besitzt, mit deren Hilfe er drehbar im Gehäuse 51 der Schaltkammer 50 gelagert ist. An der der Kontaktfläche 9 gegenüberliegenden Stirnfläche be­ sitzt der Zylinder eine Werkzeugaufnahme 12, die eine Drehung des Zylinders 8 durch Einstecken der Schaftspitze eines Schraubendrehers erleichtert.

Der Schenkel 4 des Lagerbocks 3 besitzt an seinem freien Ende eine U-förmige Umkantung 13, die einen Steg 52 des Schalt­ kammergehäuses umgreift. Unter dem Schenkel 4 des Lagerbocks 3 befindet sich ein viereckiger Durchbruch 53 im Gehäuse der Schaltkammer 50. Der Durchbruch 53 gestattet somit eine Abwärtsbewegung des Lagerbocks 3, wobei die Kante 54 des Durchbruchs 53 auf den Schenkel 4 eine entgegengesetzt nach oben gerichtete Gegenkraft ausübt. Diese Gegenkraft sorgt dafür, daß der Lagerbock 3 mit seinem Schenkel 5 kraft­ schlüssig an der Kontaktfläche 9 anliegt. Eine Drehung des Zylinders 8 führt also infolge der Abschrägung der Kontakt­ fläche 9 zu einer Änderung der Position des Lagerbocks im Bezug auf das feststehende Gehäuse.

Der Verbindungssteg 6 des Lagerbocks 3 besitzt in seiner Mitte einen Durchbruch 14, in dem das Betätigungsglied 2 ge­ halten ist. Unterhalb des Betätigungsgliedes 2 besitzt der Lagerbock 3 zwei in Längsrichtung des Schenkels 4 parallel zueinander verlaufende Einschnitte 15 und 16, durch die eine federnde Lasche 17 gebildet ist. Wie aus Fig. 3 deutlich wird, drückt die federnde Lasche 17 von unten gegen das Betätigungsglied 2. An der Oberseite besitzt das Betätigungs­ glied 2 zwei vorstehende, dreieckförmige Vorsprünge 19 und 20, die eine Nut 18 quer zur Längsachse des Betätigungs­ gliedes 2 bilden. Diese Nut 18 gewährleistet eine fest definierte Position des Betätigungsgliedes 2 im Bezug auf den Lagerbock 3. Bei der Montage des Betätigungsgliedes 2 im Lagerbock 3 ist es nur erforderlich, das Betätigungsglied soweit durch den Durchbruch 14 zu schieben, bis der Verbin­ dungssteg in die Nut 18 zwischen den Vorsprung 19 und 20 des Betätigungsgliedes 2 einrastet. Die in der Schaltkammer 50 integrierte Motorschutzeinrichtung 40 hat die Aufgabe, eine Abschaltung des Kompressormotors bei einer bestimmten Grenz­ stromstärke zu gewährleisten. Ist diese Grenz- oder Über­ laststromstärke erreicht, so haben sich die Thermobi­ metallelemente 41, 42, 43 so stark verformt, daß der durch die freien Enden der Thermobimetallelemente bewegte Schalt­ schieber 44 mit dem Betätigungsglied 2 der erfindungsgemäßen Einrichtung in Kontakt kommt, dieses nach oben bewegt und das Betätigungsglied 2 aufgrund seiner Lagerung im Lagerbock 3 eine Druckbewegung auf die Schaltwippe 7 ausübt. Der in Fig. 1 eingezeichnete Abstand A kennzeichnet den Verschiebeweg des Schaltschiebers 44 bis zum Erreichen der Überlaststromstärke bei einer gewissen Umgebungstemperatur, beispielsweise 20°C. Ist der Druckschalter einer erhöhten Umgebungstemperatur von beispielsweise 50°C ausgesetzt, so bewirken die infolge der Temperaturerhöhung von 30° leicht verformten Thermobimetall­ elemente 41, 42, 43 eine Aufwärtsbewegung des Schaltschiebers 44. Da die physikalischen Eigenschaften des Betätigungs­ gliedes 2 durch seine Ausführungsform als Bimetall denen der Thermobimetallelemente 41, 42, 43 entsprechen, bewegt sich das freie Ende des Betätigungsgliedes 2, das sich über dem Schaltschieber 44 befindet ebenfalls nach oben, wodurch der Abstand A auch bei einer Umgebungstemperaturerhöhung auf beispielsweise 50°C den nahezu gleichen Wert besitzt wie bei einer Umgebungstemperatur von 20°C. Die Berührung zwischen Schaltschieber 44 und Betätigungsglied 22 erfolgt also unabhängig von der Umgebungstemperatur immer erst dann, wenn sich der Schaltschieber 44 um den Abstand A nach oben bewegt hat, wobei der festgelegte Abstand A einer bestimmten Grenzstromstärke entspricht.

Soll die Grenzstromstärke infolge der Verwendung eines anderen Kompressormotortyps herauf- oder herabgesetzt werden, so ist der Wert des Abstandes A zu vergrößern oder zu ver­ kleinern. Dies geschieht durch Drehung des Zylinders 8, durch die der Lagerbock 3 und mit ihm das Betätigungsglied 2 in eine höhere oder tiefere Position gebracht wird. Auf diese Weise läßt sich die Motorschutzeinrichtung 40 auf einfachste Weise unter Verwendung des gleichen Druckschalters 50 an unterschiedliche Kompressormotortypen anpassen.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Thermobimetallelementes auf einen Schaltmechanismus mit einem in einem Lagerbock geführten Betätigungsglied in Form eines zweiarmigen Hebels, dessen eines Ende mittelbar oder un­ mittelbar in den Bewegungsbereich des Thermobimetallele­ mentes hineinreicht und dessen gegenüberliegendes Ende direkt oder über ein Zwischenglied auf den Schaltmechanismus wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (2) als Bi­ metall ausgeführt ist, der Lagerbock (3) federnd aufgehängt ist und sich an einer verstellbaren Ebene (9) abstützt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Lagerbock (3) aus Federblech hergestellt ist und zwei Schenkel (4, 5) mit einem sie verbindenden Steg (6) besitzt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der eine Schenkel (4) des Lagerbocks (3) an seinem freien Ende fest an einem Gehäusebauteil (52) angeordnet ist und daß der zweite Schenkel (5) des Lagerbocks (3) sich an der schrägen Verstellebene (9) abstützt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6) zwischen den beiden Schenkeln (4, 5) des Lagerbocks (3) einen Durchbruch zur Aufnahme des Betätigungsgliedes (2) aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Betätigungsglied (2) mit dem Steg (6) des Lagerbocks (3) durch eine Rastverbindung verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die verstellbare schräge Ebene (9) durch die abgeschrägte Stirnfläche eines drehbaren Zylinders (8) gebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der drehbare Zylinder (8) durch eine umlaufende Nut (10) in einem Gehäuseteil (51) gelagert ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Lagerbock (3) mit den Schenkeln (4, 5) und dem Steg (6) eine U-förmige Gestalt aufweist.